DE202009018754U1 - turntable - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken, umfassend a) einen um eine Drehachse (Z) drehbaren Drehtisch (1) mit um die Drehachse (Z) angeordneten Fixierwerkzeugen (2, 3, 4, 5), die sich zum Aufnehmen und Fixieren ungleicher Werkstücke (8) voneinander unterscheiden und von denen jeweils eines durch eine Drehbewegung des Drehtisches (1) in eine Bearbeitungsposition (W) bewegbar ist, b) wenigstens einen inneren Bearbeitungsroboter (10), der für die Bearbeitung eines in der Bearbeitungsposition (W) befindlichen Werkstücks (8) in einem Innenbereich des Drehtisches (1) zwischen den Fixierwerkzeugen (2, 3, 4, 5) angeordnet ist, c) und einen Drehantrieb zur Erzeugung einer reversierenden Drehbewegung des Drehtisches (1), bei der jeweils eines der Fixierwerkzeuge (2, 3, 4, 5) zwischen der Bearbeitungsposition (W) und einer Beladeposition (L) zum Einlegen der Werkstücke (8) hin und her bewegbar ist.Device for machining workpieces, comprising a) a turntable (1) rotatable about an axis of rotation (Z) with fixing tools (2, 3, 4, 5) arranged around the axis of rotation (Z) and adapted to receive and fix unequal workpieces (8 b) at least one inner processing robot (10) which is suitable for processing a workpiece (8) located in the processing position (W) ) is arranged in an inner region of the turntable (1) between the fixing tools (2, 3, 4, 5), c) and a rotary drive for generating a reversing rotary movement of the turntable (1), in each case one of the fixing tools (2, 3 , 4, 5) between the processing position (W) and a loading position (L) for inserting the workpieces (8) is reciprocally movable.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken unter Verwendung eines Drehtisches, der die Werkstücke in eine Bearbeitungsposition transportiert. Die Werkstücke können insbesondere aus mehreren Substrukturen bestehen, die mittels der Vorrichtung zu einer Fügestruktur, dem Werkstück, gefügt werden. Die Bearbeitung ist in solchen Ausführungen ein Fügeprozess oder umfasst einen Fügeprozess.The invention relates to a device for processing workpieces using a turntable, which transports the workpieces in a processing position. The workpieces may in particular consist of several substructures, which are joined by means of the device to form a joining structure, the workpiece. In such embodiments, the machining is a joining process or comprises a joining process.
Aus der
Die
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Werkstücke unter Verwendung eines möglichst einfachen Drehtisches auf engem Raum und kurzer Zeit bearbeiten und einen Produktionswechsel flexibel durchführen zu können.It is an object of the invention to work pieces using a turntable as simple as possible in a small space and a short time and to be able to flexibly carry out a production change.
Die Erfindung hat eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken zum Gegenstand, die einen um eine Drehachse drehbaren Drehtisch mit mehreren Fixierwerkzeugen umfasst, die um die Drehachse des Drehtisches angeordnet sind und sich in Anpassung an Werkstücke unterschiedlicher Art voneinander unterscheiden. Durch eine Drehbewegung des Drehtisches wird jeweils eines der Fixierwerkzeuge in eine Bearbeitungsposition bewegt, in der die Bearbeitung des von dem Fixierwerkzeug jeweils aufgenommenen Werkstücks stattfindet. Der Bearbeitungsposition ist wenigstens ein Bearbeitungsroboter zugeordnet, also so angeordnet, dass er das in der Bearbeitungsposition befindliche Werkstück bearbeiten kann. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Drehantrieb, mittels dem der Drehtisch reversierend drehantreibbar ist, um das an die zu bearbeitenden Werkstücke angepasste der Fixierwerkzeuge zwischen der Bearbeitungsposition und einer Beladeposition hin und her zu bewegen. In der Beladeposition werden die Werkstücke in das Fixierwerkzeug eingelegt. Die Fixierwerkzeuge können im Falle einer vertikalen Drehachse insbesondere an einer oberen Stirnseite des Drehtisches angeordnet sein und die unter Schwerkraft aufliegenden Werkstücke aufnehmen, positionieren und fixieren.The invention relates to a device for machining workpieces, which comprises a turntable rotatable about a rotation axis with a plurality of fixing tools, which are arranged about the axis of rotation of the turntable and differ from each other in adaptation to workpieces of different types. By a rotary movement of the turntable each one of the fixing tools is moved to a processing position in which the processing of the respectively recorded by the fixing tool workpiece takes place. The machining position is assigned at least one machining robot, that is arranged so that it can edit the workpiece located in the machining position. The apparatus further comprises a rotary drive, by means of which the turntable is reversibly rotatably driven to move the adapted to the workpieces to be machined of the fixing tools between the processing position and a loading position back and forth. In the loading position, the workpieces are inserted into the fixing tool. The fixing tools can be arranged in the case of a vertical axis of rotation, in particular on an upper end side of the turntable and record, position and fix the resting under gravity workpieces.
Der wenigstens eine Bearbeitungsroboter ist in einem Innenbereich des Drehtisches zwischen den um die Drehachse verteilt angeordneten Fixierwerkzeugen angeordnet, er wird im Folgenden daher als innerer Bearbeitungsroboter bezeichnet. Im Innenbereich können mehrere innere Bearbeitungsroboter, insbesondere zwei oder drei Bearbeitungsroboter, angeordnet sein. Der oder die inneren Bearbeitungsroboter ist oder sind vorzugsweise nur der einen Bearbeitungsposition zugeordnet, bearbeiten somit nur in dieser Bearbeitungsposition befindliche Werkstücke. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Zuordnung zu einer optionalen, vom Drehtisch anfahrbaren weiteren Bearbeitungsposition denkbar, entweder von nur einem der inneren Bearbeitungsroboter oder auch mehreren. In bevorzugten Ausführungen weist die Vorrichtung jedoch nur eine einzige Bearbeitungsposition auf. In einer bevorzugten Weiterbildung ist dieser Bearbeitungsposition, falls mehrere Bearbeitungspositionen vorgesehen sind auch jeweils jeder weiteren Bearbeitungsposition, wenigstens ein weiterer Bearbeitungsroboter zugeordnet, der außerhalb des Drehtisches an dessen Peripherie angeordnet ist. Vorteilhafterweise sind der Bearbeitungsposition mehrere, beispielsweise zwei oder drei, gegebenenfalls noch mehr solch peripherer Bearbeitungsroboter zugeordnet, vorzugsweise durch der Bearbeitungsposition nahe periphere Anordnung.The at least one processing robot is arranged in an inner region of the turntable between the fixing tools distributed around the axis of rotation, it is therefore referred to below as an internal processing robot. In the interior region, a plurality of internal processing robots, in particular two or three processing robots, may be arranged. The one or more internal processing robot is or are preferably assigned to only one processing position, thus processing only located in this processing position workpieces. Basically, however, an assignment to an optional, approachable from the turntable further processing position is conceivable, either of only one of the internal processing robot or more. In preferred embodiments, however, the device has only a single processing position. In a preferred development of this processing position, if several processing positions are provided and each further processing position, at least one further processing robot associated, which is arranged outside of the turntable at the periphery is. Advantageously, the processing position of several, for example two or three, possibly even more such peripheral processing robot assigned, preferably by the processing position near peripheral arrangement.
Der wenigstens eine Bearbeitungsroboter ist in bevorzugten Ausführungen unabhängig vom Drehtisch abgestützt, so dass er die Drehbewegungen des Drehtisches nicht mitmacht. In diesen bevorzugten Ausführungen ist der Bearbeitungsroboter insbesondere nicht am Drehtisch abgestützt, sondern vorzugsweise auf einem Boden, auf dem auch der Drehtisch drehbar gelagert ist. Alternativ kann der wenigstens eine im Innenbereich angeordnete oder verallgemeinert ausgedrückt, der wenigstens eine aus dem Innenbereich heraus arbeitende Bearbeitungsroboter an beispielsweise der Decke abgestützt sein und von oben in Richtung auf den Innenbereich des Drehtisches ragen. Die vom Drehtisch unabhängige Abstützung entlastet den Drehtisch und insbesondere dessen Drehlagerung und Drehantrieb. Besonders bevorzugt bleibt der Innenbereich zwischen den Fixierwerkzeugen frei. Der Bearbeitungsroboter kann insbesondere in solch einem freibleibenden, zentralen Innenbereich angeordnet und abgestützt sein und dementsprechend aus dem Innenbereich heraus zwischen den Fixierwerkzeugen aufragen. Falls mehrere Bearbeitungsroboter im Innenbereich angeordnet sind, gelten die vorstehenden Ausführungen vorzugsweise für jeden der mehreren Bearbeitungsroboter.The at least one processing robot is supported in preferred embodiments independently of the turntable, so that he does not join the rotational movements of the turntable. In these preferred embodiments, the processing robot is in particular not supported on the turntable, but preferably on a floor on which the turntable is rotatably mounted. Alternatively, the at least one arranged inside or generally generalized, the at least one working out of the inner region processing robot to be supported, for example, the ceiling and protrude from above toward the interior of the turntable. The independent of the turntable support relieves the turntable and in particular its rotary bearing and rotary drive. Particularly preferably, the inner region remains free between the fixing tools. In particular, the processing robot can be arranged and supported in such a free, central inner region and accordingly protrude from the inner region between the fixing tools. If a plurality of processing robots are arranged indoors, the above embodiments are preferably applicable to each of the plurality of processing robots.
Der Anordnung von mehreren Bearbeitungsrobotern, insbesondere zwei Bearbeitungsrobotern, im Innenbereich wird gegenüber der Anordnung nur eines einzigen inneren Bearbeitungsroboters der Vorzug gegeben. Sind im Innenbereich mehrere Bearbeitungsroboter vorgesehen, können diese vorteilhafterweise jeweils kleiner sein als es ein innerer Bearbeitungsroboter sein kann, der im Innenbereich als einziger der Bearbeitungsposition zugeordnet ist. Die mehreren Bearbeitungsroboter können im Innenbereich an dem in der Bearbeitungsposition befindlichen Fixierwerkzeug insbesondere nebeneinander angeordnet sein und nebeneinander arbeiten; entsprechend kann der Wirkungskreis und in der Folge die Größe jedes dieser Bearbeitungsroboter gegenüber einem einzelnen inneren Bearbeitungsroboter verkleinert werden. Des Weiteren können gleichzeitig mehr Bearbeitungswerkzeuge aus dem Innenbereich heraus zum Einsatz gebracht und dadurch die Verweildauer des Werkstücks in der Bearbeitungsposition verkürzt werden.The arrangement of several processing robots, in particular two processing robots, indoors is given preference over the arrangement of only a single internal processing robot preference. If a plurality of processing robots are provided in the interior area, these can advantageously each be smaller than can be an internal processing robot, which is assigned in the interior as the only one of the processing position. The plurality of processing robots can be arranged in the inner area at the fixing tool located in the processing position, in particular, next to each other and work side by side; Correspondingly, the sphere of action and consequently the size of each of these processing robots can be reduced relative to a single internal processing robot. Furthermore, at the same time, more machining tools can be brought out of the inner area, thereby shortening the residence time of the workpiece in the machining position.
Der wenigstens eine Bearbeitungsroboter, im Falle mehrerer Bearbeitungsroboter ein Teil dieser Roboter oder vorzugsweise alle Bearbeitungsroboter, ist oder sind vorzugsweise ortsfest angeordnet. Der oder die Bearbeitungsroboter kann oder können insbesondere Industrieroboter sein. Der oder die Bearbeitungsroboter weist oder weisen vorzugsweise alle sechs Freiheitsgrade der Bewegung auf.The at least one processing robot, in the case of a plurality of processing robots a part of these robots or preferably all processing robots, is or are preferably arranged in a stationary manner. The one or more machining robots may or may in particular be industrial robots. The one or more machining robots preferably have or have all six degrees of freedom of movement.
Die Anordnung des wenigstens einen Bearbeitungsroboters im Innenbereich und die Lokalisierung der Bearbeitungsposition am Drehtisch, vorzugsweise auf dem Drehtisch, machen die Vorrichtung kompakt mit einer radial zur Drehachse geringen Ausdehnung. In der bevorzugten Ausbaustufe mit einem oder mehreren inneren und einem oder mehreren peripheren Bearbeitungsrobotern können auf dem engen Raum mehrere Bearbeitungsoperationen gleichzeitig ausgeführt werden. Da das Fixierwerkzeug zum Bearbeiten nicht vom Drehtisch ausgefahren werden muss, sondern am Drehtisch verbleiben kann, wird Zeit gespart, insbesondere im Falle eines Modellwechsels, da hierfür lediglich der Drehtisch weitergedreht werden muss, so dass das bislang benutzte Fixierwerkzeug von der Beladeposition aus gesehen über die Bearbeitungsposition oder von der Bearbeitungsposition aus gesehen über die Beladeposition in eine Ruheposition und bei diesem Weiterdrehen gleichzeitig stattdessen ein anderes der Fixierwerkzeuge in die Beladeposition bewegt und dort mit dem ersten Werkstück der neuen Art beladen werden kann. Da die Fixierwerkzeuge in die Bearbeitungsposition nicht ausfahren und dementsprechend nach Bearbeitung wieder in den Drehtisch einfahren, muss der Drehtisch auch nicht an einen das Aus- und Einfahren bewirkenden Förderer an- und von diesem abgedockt werden. Ferner wird der für den Transport und die Positionierung der Fixierwerkzeuge erforderliche Teil der Vorrichtung, insbesondere der Drehtisch, konstruktiv vereinfacht.The arrangement of the at least one machining robot in the interior and the localization of the processing position on the turntable, preferably on the turntable, make the device compact with a small radial extent to the axis of rotation. In the preferred embodiment with one or more inner and one or more peripheral processing robots, multiple processing operations may be performed concurrently in the confined space. Since the fixing tool does not have to be moved out of the turntable for editing, but can remain on the turntable, time is saved, especially in the case of a model change, as this only the turntable must be further rotated, so that the previously used fixing tool seen from the loading position on the Machining position or viewed from the processing position on the loading position in a rest position and at the same time another instead moving another of the fixing tools in the loading position and there can be loaded with the first workpiece of the new kind. Since the fixing tools do not extend to the machining position and accordingly retract into the turntable after machining, the turntable does not have to be attached to a conveyor causing the extension and retraction and be undocked by this. Furthermore, the part of the device required for the transport and positioning of the fixing tools, in particular the turntable, is structurally simplified.
Der Drehtisch kann um die Drehachse verteilt zwar grundsätzlich nur mit zwei oder drei Fixierwerkzeugen ausgestattet sein, bevorzugt weist er um die Drehachse verteilt jedoch wenigstens vier Fixierwerkzeuge auf. In bevorzugter Ausführung weist er genau vier Fixierwerkzeuge auf, die insbesondere relativ zueinander so angeordnet sein können, dass sie um die Drehachse des Drehtisches ein Rechteck bilden. Gegenüber einer Anordnung von beispielsweise drei Fixierwerkzeugen, die zweckmäßigerweise miteinander ein Dreieck bildend angeordnet wären, kann durch Anordnung von vier Fixierwerkzeugen oder gegebenenfalls noch mehr Fixierwerkzeugen die Vielfalt der bearbeitbaren Werkstücke erhöht werden. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass die vier oder gegebenenfalls noch mehr Fixierwerkzeuge im Innenbereich einen größeren Freiraum schaffen, in dem entsprechend mehrere innere Bearbeitungsroboter angeordnet werden können. Besonders vorteilhaft ist es wenn vier in der Draufsicht auf den Drehtisch längliche Fixierwerkzeuge in zumindest im Wesentlichen rechtwinkliger Anordnung, also miteinander ein Rechteck, vorzugsweise Quadrat bildend an oder auf dem Drehtisch angeordnet sind.The turntable can be distributed around the axis of rotation while basically only be equipped with two or three fixing tools, it preferably has distributed around the axis of rotation, however, at least four fixing tools. In a preferred embodiment, it has exactly four fixing tools, which can be arranged in particular relative to each other so that they form a rectangle about the axis of rotation of the turntable. Compared with an arrangement of, for example, three fixing tools, which would expediently be arranged forming a triangle with one another, the variety of workpieces that can be machined can be increased by arranging four fixing tools or optionally even more fixing tools. A particular advantage is that the four or possibly even more fixing tools create a larger free space in the interior, in which a corresponding number of internal processing robots can be arranged. It is particularly advantageous if four fixing tools which are elongate in the plan view of the turntable are arranged on or on the turntable in an at least substantially rectangular arrangement, ie with each other a rectangle, preferably a square.
Die zu bearbeitenden Werkstücke werden vorzugsweise jeweils in der Bearbeitungsposition entnommen. In bevorzugten Ausführungen ist der Bearbeitungsposition wenigstens ein Entnahmeroboter zugeordnet, vorteilhafterweise an der Peripherie des Drehtisches angeordnet. Der Entnahmeroboter nimmt das bearbeitete Werkstück auf, bewegt es durch den Raum bis zu einer Ablage und legt es dort ab. Anschließend steht er für die Entnahme des nächsten bearbeiteten Werkstücks wieder bereit. Auch dieser Roboter kann ortsfest angeordnet sein. Vorzugsweise handelt es sich wie bei dem oder den Bearbeitungsrobotern) um einen Industrieroboter mit einem Roboterarm, der im Raum in allen sechs Freiheitsgraden der Bewegung beweglich ist. The workpieces to be machined are preferably removed in each case in the processing position. In preferred embodiments, the machining position is assigned at least one removal robot, advantageously arranged on the periphery of the turntable. The picking robot picks up the machined workpiece, moves it through the room to a shelf and places it there. He is then ready for the removal of the next machined workpiece. This robot can be arranged stationary. Preferably, like the machining robot (s), it is an industrial robot with a robotic arm movable in space in all six degrees of freedom of movement.
Für die serielle Bearbeitung artgleicher Werkstücke in jeweils möglichst kurzer Zeit ist es von Vorteil, wenn der Entnahmeroboter die Werkstücke nicht nur entnimmt und ablegt, sondern die Werkstücke jeweils nach Lösen von Spannern des Fixierwerkzeugs für eine weitere Bearbeitung durch den wenigstens einen oder mehrere der Bearbeitungsroboter hält. Der Entnahmeroboter kann für die weitere Bearbeitung das Werkstück beispielsweise über der Bearbeitungsposition frei im Raum halten oder während der weiteren Bearbeitung bereits in Richtung auf die Ablage bewegen, wobei der oder die Bearbeitungsroboter solch einer Bewegung folgen müsste(n). Von Vorteil ist auch, dass nach der Entnahme an dem Werkstück Orte zugänglich sind, die an dem vom Fixierwerkzeug aufgenommenen Werkstück nicht oder nur schwer zugänglich waren. Der Entnahmeroboter bietet dem oder den Bearbeitungsroboter(n) das Werkstück somit in einer besser zugänglichen Position an. Gegebenenfalls kann er das Werkstück nicht nur vom Fixierwerkzeug abheben und halten, sondern zusätzlich auch drehen, um die Zugänglichkeit noch weiter zu verbessern. Handelt es sich bei dem Bearbeitungsprozess wie bevorzugt um einen Fügeprozess, beispielsweise einen Schweißprozess, wird das vom Entnahmeroboter gehaltene Werkstück vorteilhafterweise weiter und dadurch fester gefügt, beispielsweise ausgeschweißt.For the serial processing of the same workpieces in the shortest possible time, it is advantageous if the removal robot not only removes and deposits the workpieces, but holds the workpieces each after loosening tensioners of the fixing tool for further processing by the at least one or more of the processing robot , The removal robot may keep the workpiece freely in space, for example, above the processing position for further processing, or may already move in the direction of the tray during further processing, with the processing robot or operators having to follow such a movement. It is also advantageous that, after removal from the workpiece, locations are accessible which were not or only with difficulty accessible on the workpiece received by the fixing tool. The removal robot thus offers the workpiece or the machining robot (s) the workpiece in a more accessible position. If necessary, he can not only lift the workpiece from the fixing and hold, but also rotate in order to improve the accessibility even further. If the machining process is preferably a joining process, for example a welding process, the workpiece held by the picking robot is advantageously continued to be joined more firmly, for example by welding.
Die weitere Bearbeitung im entnommenen Zustand, d. h. die fliegende Bearbeitung, kann zu einer beträchtlichen Erhöhung der Auslastung des Drehtisches und somit Verkürzung der Taktzeit einer Serienfertigung genutzt werden, indem der Drehtisch nach Entnahme des Werkstücks, bereits vor oder zumindest jedoch noch während der weiteren Bearbeitung wieder reversiert, d. h. zurückgedreht und dadurch das Fixierwerkzeug wieder zurück in die Beladeposition bewegt wird. Während der oder die Bearbeitungsroboter noch die weitere Bearbeitung durchführt oder durchführen, wird das nächste Werkstück in das bereits wieder in der Beladeposition befindliche Fixierwerkzeug eingelegt und relativ zu diesem positioniert. Vorteilhafterweise nimmt das Fixierwerkzeug mit dem nächsten Werkstück bereits wieder die Bearbeitungsposition ein, bevor oder sobald der oder die Bearbeitungsroboter der Bearbeitungsposition wieder frei ist oder sind, die weitere Bearbeitung also abgeschlossen ist.The further processing in the removed state, d. H. the flying processing, can be used to a considerable increase in the utilization of the turntable and thus shortening the cycle time of a series production by reversing the turntable after removal of the workpiece, before or at least still during further processing, d. H. turned back and thereby the fixing tool is moved back into the loading position. While the processing robot or performs the further processing or perform, the next workpiece is placed in the already located in the loading position fixing tool and positioned relative thereto. Advantageously, the fixing tool again assumes the machining position with the next workpiece before or as soon as the machining robot or the machining position is or are free again, the further machining is therefore complete.
Die Fixierwerkzeuge beinhalten in bevorzugten Ausführungen jeweils wenigstens einen automatisch betätigbaren Spanner, vorzugsweise eine Mehrzahl automatisch betätigbarer Spanner, mit dem oder denen das Werkstück relativ zum Fixierwerkzeug fixiert wird. Grundsätzlich möglich, jedoch weniger bevorzugt, könnten die Fixierwerkzeuge auch nur für eine lose Fixierung im Sinne einer reinen Positionierung sorgen und eine externe Fixiereinrichtung, beispielsweise ein Fixierroboter vorgesehen sein, der das Werkstück jeweils bei der Bearbeitung gegen das Fixierwerkzeug spannt. Der Entnahmeroboter könnte beispielsweise als Fixierroboter dienen. Eine externe Fixiereinrichtung würde jedoch Platz beanspruchen und wäre im Allgemeinen ein Hindernis für den oder die Bearbeitungsroboter.The fixing tools include in preferred embodiments in each case at least one automatically operable tensioner, preferably a plurality of automatically operable tensioner, with which or which the workpiece is fixed relative to the fixing tool. Basically possible, but less preferred, the fixing tools could provide only for a loose fixation in the sense of a pure positioning and an external fixing device, for example a fixing robot may be provided, which clamps the workpiece during the processing against the fixing tool. The removal robot could serve, for example, as a fixing robot. However, an external fixator would take up space and would generally be an obstacle to the machining robot (s).
Um den oder die Spanner des jeweils im Betrieb befindlichen Fixierwerkzeugs, bei dem oder denen es sich insbesondere um einen oder mehrere mechanische Spanner handeln kann, automatisch zu betätigen, ist vorzugsweise eine Medienzuführung für die Versorgung dieses Fixierwerkzeugs mit elektrischer Energie oder einem Druckfluid, vorzugsweise Druckluft, vorgesehen. Das Wort ”oder” wird hier und auch sonst im Sinne der Erfindung stets im allgemeinen logischen Sinne verwendet, umfasst also sowohl die Bedeutung von ”entweder.... oder” als auch die von ”und”, soweit sich aus dem jeweiligen Zusammenhang nicht ausschließlich nur eine eingeschränkte Bedeutung ergeben kann. Die Medienzuführung kann daher in einer ersten Variante nur elektrische Energie, in einer zweiten Variante nur Druckfluid und in einer dritten Variante beides in Kombination sicherstellen. Alternativ zu einer Medienzuführung wäre es auch denkbar, obgleich weniger bevorzugt, den oder die Spanner mittels eines Getriebemechanismus zu betätigen, der eine Drehbewegung des Drehtisches in eine Schließ- oder Öffnungsbewegung des oder der Spanner umwandelt.In order to automatically actuate the one or more tensioners of the respective fixing tool which is in operation, which may in particular be one or more mechanical tensioners, preferably a media supply for the supply of this fixing tool with electrical energy or a pressurized fluid, preferably compressed air , intended. The word "or" is used here and elsewhere in the sense of the invention always in the general logical sense, so includes both the meaning of "either .... or" and that of "and", as far as the respective context does not exclusively can only give a limited meaning. The media supply can therefore ensure only electrical energy in a first variant, in a second variant only pressurized fluid and in a third variant both in combination. As an alternative to a media feed, it would also be conceivable, although less preferred, to operate the tensioner (s) by means of a gear mechanism which converts a rotary motion of the turntable into a closing or opening movement of the tensioner (s).
Die Fixierwerkzeuge können jeweils mit einer eigenen Medienzuführung permanent verbunden sein, oder es kann zumindest das für die jeweilige Produktion verwendete Fixierwerkzeug bei Aufnahme des Betriebs mit einer Medienzuführung verbunden werden und die Verbindung während des Betriebs mit diesem Fixierwerkzeug bestehen bleiben. Die Medienzuführung ist in derartigen Ausführungen eine Schleppzuführung. Weniger Raum als eine Schleppzuführung beansprucht jedoch eine Medienzuführung mit einer Drehverbindung, die das jeweils verwendete Fixierwerkzeug in der Beladeposition und in der Bearbeitungsposition mit der Medienzuführung verbindet, aber zwischen diesen beiden Positionen von der Medienzuführung trennt. In solchen Ausführungen können der Drehtisch einen oder vorzugsweise pro Fixierwerkzeug jeweils einen eigenen Kupplungsanschluss und die Medienzuführung für die Beladeposition und die Bearbeitungsposition jeweils einen das Gegenstück bildenden Kupplungsanschluss aufweisen. Der Kupplungsanschluss des im Betrieb befindlichen Fixierwerkzeugs verbindet sich in den beiden Positionen mit jeweils dem der betreffenden Position zugeordneten Kupplungsanschluss der Medienzuführung automatisch, wenn das Fixierwerkzeug in die betreffende Position bewegt wird. In solch einer Ausführung wird oder werden der oder die Spanner nach dem Einlegen des Werkstücks in der Beladeposition zum Spannen betätigt, d. h. geschlossen, und nach der Bearbeitung in der Bearbeitungsposition geöffnet, um das Werkstück entnehmen zu können.The fixing tools can each be permanently connected to a separate media supply, or at least the fixing tool used for the respective production can be connected to the operation of a media supply upon commencement of operation and the connection can be maintained during operation with this fixing tool. The media supply is in such embodiments a drag feed. However, less space than a drag feed claimed a media feeder with a rotary joint, the fixing tool used in each case in the loading position and in the processing position with the Media feed connects, but separates these two positions of the media feeder. In such embodiments, the turntable one or preferably per fixing tool each having its own coupling connection and the media supply for the loading position and the processing position each having a counterpart coupling connection. The coupling connection of the fixing tool in operation connects automatically in the two positions with the respectively associated position of the associated coupling connection of the media supply, when the fixing tool is moved to the position in question. In such an embodiment, after insertion of the workpiece in the loading position, the tensioner or clamps are or are actuated for tensioning, ie closed, and opened after machining in the machining position in order to be able to remove the workpiece.
Die Medienversorgung kann nochmals vereinfacht werden, wenn das Werkstück noch nicht in der Beladeposition, sondern erst in der Bearbeitungsposition gespannt wird. Erfolgt die Medienversorgung mittels einer Drehverbindung über an- und abkuppelbare Anschlusskupplungen, so kann auf eine der Beladeposition zugeordnete Anschlusskupplung der Medienzuführung verzichtet werden. Die Medienzuführung weist in solch einer bevorzugten Ausführung eine Anschlusskupplung nur für die Bearbeitungsposition auf. In der Beladeposition wird das Werkstück in das Fixierwerkzeug nur eingelegt und positioniert, aber noch nicht gespannt, sondern nach dem Positionieren direkt in die Bearbeitungsposition bewegt. Bei Erreichen der Bearbeitungsposition kuppeln die Anschlusskupplung des Fixierwerkzeugs und die Anschlusskupplung der Medienzuführung automatisch ein, die Spanner werden betätigt und das Werkstück dadurch gespannt. Nach dem Bearbeiten werden die Spanner gelöst und die Medienverbindung vor der Bewegung aus der Bearbeitungsposition wieder automatisch gelöst. Ein automatisches An- und Abdocken nur in der Bearbeitungsposition ist insbesondere dann möglich, wenn das Werkstück mit seinem Gewicht auf dem Fixierwerkzeug liegt und das Fixierwerkzeug mit Positionierelementen ausgestattet ist, die durch formschlüssigen Eingriff mit dem Werkstück ein Verrutschen verhindern.The media supply can be further simplified if the workpiece is not stretched in the loading position, but only in the processing position. If the media supply takes place by means of a rotary connection via coupling couplings that can be coupled and uncoupled, then a connection coupling of the media supply assigned to the loading position can be dispensed with. In such a preferred embodiment, the media feeder has a connection coupling only for the processing position. In the loading position, the workpiece is only inserted into the fixing tool and positioned, but not yet tensioned, but moved after positioning directly in the machining position. When the machining position is reached, the connection coupling of the fixing tool and the connection coupling of the media supply automatically engage, the clamps are actuated and the workpiece is thereby tensioned. After machining, the clamps are loosened and the media connection automatically released again before moving out of the machining position. An automatic docking and undocking only in the machining position is particularly possible when the workpiece is located with its weight on the fixing tool and the fixing tool is equipped with positioning that prevent slipping by positive engagement with the workpiece.
Für eine rasche Umrüstung der Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn ein der Beladeposition zugeordneter Beladeroboter oder ein der Bearbeitungsposition zugeordneter Entnahmeroboter, vorzugsweise beide Roboter, mit einer Wechselgreifeinrichtung ausgestattet ist oder sind. Die Wechselgreifeinrichtung umfasst ein Greifwerkzeug für ein Werkstück einer ersten Art und ein weiteres Greifwerkzeug für ein sich hiervon unterscheidendes Werkstück einer zweiten Art. Durch Einsatz einer oder mehrerer Wechselgreifeinrichtungen mit wenigstens zwei unterschiedlichen Greifwerkzeugen, die gleichzeitig an einem Roboterarm befestigt sind, ist es bei einem Werkstückwechsel nicht mehr erforderlich, das in der einen Produktion benutzte Greifwerkzeug vom Roboterarm abzudocken und das für die neue Produktion angepasste neue Greifwerkzeug anzudocken, es muss vielmehr nur die Ausrichtung des Roboterarms zu einer Basis des betreffenden Roboters geändert werden, um wahlweise entweder das eine oder das andere Greifwerkzeug zum Einsatz zu bringen. Eine bevorzugte Wechselgreifeinrichtung für einen raschen Greifwerkzeugwechsel werden beispielsweise in der
Das Werkstück besteht in bevorzugten Ausführungen aus wenigstens zwei, bevorzugter noch mehr Substrukturen, die nach dem Einlegen noch als separate Substrukturen vorliegen. Allerdings werden sie mittels des angepassten Fixierwerkzeugs relativ zueinander nach Ort und Ausrichtung positioniert und im positionierten Zustand mittels Kraftschluss am Fixierwerkzeug gespannt. Als Werkstück wird die Gesamtheit der Substrukturen verstanden. Der Bearbeitungsprozess kann einen Fügeprozess beinhalten, er kann insbesondere auch ein reiner Fügeprozess sein. Entsprechend ist der wenigstens eine oder sind die mehreren Bearbeitungsroboter, gegebenenfalls auch nur einer oder mehrere der mehreren Bearbeitungsroboter, Fügeroboter. Als Fügeprozess kommt insbesondere das Schweißen in Frage. Alternativ oder in Kombination damit können auch andere Fügeprozesse zum Einsatz gelangen, beispielsweise Löten oder Rollfalzen, grundsätzlich ist die Erfindung jedoch in Verbindung mit jedem Fügeprozess, also beispielsweise auch Kleben, Schrauben oder Nieten vorteilhaft, um nur Beispiele zu nennen. Der Bearbeitungsprozess kann der Art nach auch anders gestaltet sein, beispielsweise als Zerspannungs- oder Schleifprozess. Ein oder mehrere unterschiedliche Fügeprozesse kann oder können auch untereinander oder mit einem oder mehreren anderen Bearbeitungsprozess(en) kombiniert sein.In preferred embodiments, the workpiece consists of at least two, more preferably even more substructures which are still present as separate substructures after insertion. However, they are positioned by means of the adjusted fixing tool relative to each other according to location and orientation and stretched in the positioned state by means of adhesion to the fixing tool. As a workpiece, the entirety of the substructures is understood. The machining process can include a joining process; in particular, it can also be a pure joining process. Accordingly, the at least one or the plurality of processing robots, possibly also only one or more of the plurality of processing robots, are joining robots. As a joining process in particular welding comes into question. Alternatively or in combination with it, other joining processes can also be used, for example soldering or roll folding, but in principle the invention is advantageous in connection with any joining process, for example gluing, screwing or riveting, to name but a few examples. The machining process can also be designed differently, for example as a tensioning or grinding process. One or more different joining processes may or may also be combined with each other or with one or more other machining processes.
In einer Grundausführung ist am Drehtisch nur eine einzige Bearbeitungsposition vorgesehen, die Vorrichtung also mit einem oder vorzugsweise mehreren Bearbeitungsrobotern für diese einzige Bearbeitungsposition ausgestattet. In einer Ausbaustufe sind zwei Bearbeitungspositionen vorgesehen, die Vorrichtung also mit jeweils wenigstens einem, vorzugsweise jeweils mehreren Bearbeitungsrobotern für jede der Bearbeitungspositionen ausgestattet. Für solch eine Weiterbildung und damit einhergehend Erhöhung der Auslastung der Vorrichtung und des Durchsatzes an Werkstücken eignet sich insbesondere ein Drehtisch mit wenigstens, vorzugsweise genau vier um die Drehachse des Drehtisches verteilten Fixierwerkzeugen. Die Fixierwerkzeuge des Drehtisches können in der Ausbaustufe dafür eingerichtet sein, in den beiden Bearbeitungspositionen Werkstücke unterschiedlicher Art zu bearbeiten, also Werkstücke einer ersten Art in der einen und Werkstücke einer anderen Art in der zweiten Bearbeitungsposition. Die Fixierwerkzeuge, die das Werkstück in den Bearbeitungspositionen fixieren, können aber auch gleich sein, um in beiden Bearbeitungspositionen gleichzeitig gleiche Werkstücke bearbeiten zu können. Es können in der Ausbaustufe, aber auch in der Grundvariante, alle Fixierwerkzeuge sich voneinander unterscheiden oder auch zwei der Fixierwerkzeuge, gegebenenfalls auch noch mehr der Fixierwerkzeuge gleich sein. Allerdings ist der Drehtisch mit wenigstens zwei unterschiedlichen Fixierwerkzeugen ausgestattet. Sind am Drehtisch zwei Bearbeitungspositionen gebildet, umfasst die Vorrichtung wenigstens zwei innere Bearbeitungsroboter, einen für die eine und den anderen für die andere Bearbeitungsposition. In noch einer weiteren Ausbaustufe umfasst die Vorrichtung im Innenbereich des Drehtisches für wenigstens eine der Bearbeitungspositionen, bevorzugt für jede der Bearbeitungspositionen, jeweils zwei oder gegebenenfalls noch mehr innere Bearbeitungsroboter.In a basic version only a single processing position is provided on the turntable, so the device equipped with one or preferably more processing robots for this single processing position. In one embodiment, two processing positions are provided, the device thus equipped with at least one, preferably in each case a plurality of processing robots for each of the processing positions. For such a development and concomitantly increase the utilization of the device and the throughput of workpieces is in particular a turntable with at least, preferably exactly four distributed around the axis of rotation of the turntable fixing. The fixing tools of the turntable can be set up in the expansion stage for processing workpieces of different types in the two processing positions, ie workpieces of a first type in one and workpieces of another type in the second processing position. However, the fixing tools that fix the workpiece in the machining positions can also be the same in order to be able to process identical workpieces simultaneously in both machining positions. It can in the expansion stage, but also in the basic version, all fixing tools differ from each other or two of the fixing tools, possibly even more of the fixing tools to be the same. However, the turntable is equipped with at least two different fixing tools. If two machining positions are formed on the turntable, the device comprises at least two internal machining robots, one for the one and the other for the other machining position. In yet another embodiment, the device comprises in the interior of the turntable for at least one of the processing positions, preferably for each of the processing positions, two or possibly even more internal processing robots.
Mit der beschriebenen Vorrichtung kann beispielsweise ein Verfahren zum Fügen von Substrukturen zu zusammengesetzten Fahrzeugteilen in einer Serienfertigung betrieben werden, bei dem in einem ersten Schritt Substrukturen in einem eine Beladeposition einnehmenden Fixierwerkzeug eines Drehtisches in einer durch das Fixierwerkzeug vorgegebenen Anordnung eingelegt werden, in einem zweiten Schritt das Fixierwerkzeug allein durch eine Drehbewegung des Drehtisches in eine Bearbeitungsposition bewegt, in einem dritten Schritt die Substrukturen in der Bearbeitungsposition mittels wenigstens eines Bearbeitungsroboters in der vorgegebenen Anordnung zu einem zusammengesetzten Karosserieteil geometriestabil gefügt, in einem vierten Schritt das gefügte Karosserieteil aus dem Fixierwerkzeug genommen und in einem fünften Schritt das Fixierwerkzeug nach dem Entnehmen des Karosserieteils allein durch eine Rückdrehbewegung des Drehtisches in die Beladeposition zurück bewegt wird und die Schritte eins bis fünf mit immer wieder gleichen Substrukturen in Serie wiederholt werden.With the described device, for example, a method for joining substructures to assembled vehicle parts can be operated in a series production, in which substructures are inserted in a loading position engaging fixing tool of a turntable in a predetermined by the fixing tool substructures in a first step, in a second step moves the fixing tool solely by a rotational movement of the turntable in a processing position, in a third step the substructures in the machining position by means of at least one machining robot in the predetermined arrangement to a composite body part geometrically stable joined in a fourth step, the joined body part from the fixing and in a fifth step, the fixing tool is moved back after removal of the body part by a reverse rotation of the turntable in the loading position and the steps ei ns to five are repeated in series with repeatedly identical substructures.
Dabei kann bei dem Verfahren das Fixierwerkzeug die Substrukturen bereits in der Beladeposition oder vorzugsweise erst in der Bearbeitungsposition relativ zueinander in der vorgegebenen Anordnung spannt, wobei die Substrukturen bis zu dem Spannen auf dem Fixierwerkzeug liegend relativ zueinander in der vorgegebenen Anordnung lediglich positioniert sind.In this case, in the method, the fixing tool clamps the substructures already in the loading position or preferably only in the machining position relative to each other in the predetermined arrangement, wherein the substructures are merely positioned relative to each other in the predetermined arrangement lying up to the clamping on the fixing tool.
Weiterhin können bei dem Verfahren z. B. das geometriestabil gefügte Fahrzeugteil von einem Entnahmeroboter aus dem Fixierwerkzeug genommen, bei oder nach der Entnahme aus dem Fixierwerkzeug weiter bearbeitet, vorzugsweise von dem oder den Bearbeitungsrobotern(n) fester gefügt und währenddessen von dem Entnahmeroboter gehalten, für die weitere Bearbeitung vorzugsweise im Raum gedreht und nach der weiteren Bearbeitung abgelegt wird und bei dem das vom Fahrzeugteil freie Fixierwerkzeug während der weiteren Bearbeitung des Fahrzeugteils in die Beladeposition zurück bewegt wird die nächsten Substrukturen eingelegt werden, das Fixierwerkzeug mit den nächsten Substrukturen in die Bearbeitungsposition bewegt wird und der wenigstens eine oder die mehreren Bearbeitungsroboter die nächsten Substrukturen vorzugsweise bereits fügen, bevor der Entnahmeroboter das vorherige Fahrzeugteil abgelegt hat.Furthermore, in the method z. B. the geometriestabil joined vehicle part taken from a removal robot from the fixing, further processed during or after removal from the fixing, preferably by the one or more machining robots (s) more firmly joined and held in the meantime by the removal robot, preferably for further processing in the room is rotated and stored after further processing and in which the vehicle part free fixing tool moves back into the loading position during further processing of the vehicle part, the next substructures are inserted, the fixing tool is moved to the next substructures in the processing position and the at least one or the plurality of processing robots preferably already add the next substructures before the removal robot has deposited the previous vehicle part.
Außerdem kann bei dem Verfahren der wenigstens eine Bearbeitungsroboter in einem freien, bezüglich einer Drehachse des Drehtisches zentralen Innenbereich des Drehtisches angeordnet sein und/oder die Substrukturen werden in der Bearbeitungsposition zusätzlich von wenigstens einem peripheren Bearbeitungsroboter gefügt, der radial außen von dem in der Bearbeitungsposition befindlichen Fixierwerkzeug angeordnet ist.In addition, in the method, the at least one processing robot can be arranged in a free, central area of the turntable with respect to a rotation axis of the turntable and / or the substructures are additionally joined in the processing position by at least one peripheral processing robot located radially outward from that in the processing position Fixing tool is arranged.
Schließlich können bei dem Verfahren um eine Drehachse des Drehtisches verteilt mehrere Fixierwerkzeuge angeordnet sein, die sich zum Fügen unterschiedlicher Karosserieteile voneinander unterscheiden, und das Fixierwerkzeug kann für einem Wechsel der Art der Karosserieteile durch eine Dreh- oder Rückdrehbewegung des Drehtisches über die Bearbeitungs- oder Beladeposition hinaus in eine Ruheposition und durch die Dreh- oder Rückdrehbewegung stattdessen ein anderes der Fixierwerkzeuge in die Beladeposition bewegt werden.Finally, in the method distributed around a rotation axis of the turntable can be arranged a plurality of fixing tools, which differ from one another for joining different body parts, and the fixing tool for a change in the type of body parts by a rotational or reverse rotation of the turntable on the processing or loading position In addition, in a rest position and by the rotary or reverse rotation movement another of the fixing tools are moved to the loading position.
Vorteilhafte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen beschrieben.Advantageous features are also described in the subclaims and their combinations.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An dem Ausführungsbeispiel offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:Hereinafter, an embodiment of the invention will be explained with reference to figures. The features disclosed in the exemplary embodiment advantageously each individually and in each combination of features form the subject matter of the claims and also the embodiments described above. Show it:
Die Fixierwerkzeuge
Die Vorrichtung umfasst einen Antrieb für einen reversierenden Drehantrieb des Drehtisches
An der Peripherie des Drehtisches
Sobald das noch als loser Verbund der Substrukturen vorliegende Werkstück
In der Bearbeitungsposition W wird das Werkstück
Die inneren Bearbeitungsroboter
Die Werkstücke
Nach dem Öffnen der Spanner
Um die Auslastung der Vorrichtung zu erhöhen und infolgedessen die Taktzeit zu verringern, ist der Bearbeitungsprozess in Teilprozesse untergliedert. Ein erster Teilprozess wird an dem in der Bearbeitungsposition W relativ zum Fixierwerkzeug
Die Roboter
Die Fixierwerkzeuge
Im Falle einer Produktionsumstellung auf ein der Art nach anderes Werkstück
In einer Variante kann eine weitere Bearbeitungsposition gebildet werden, so dass am Drehtisch
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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