DE202010011359U1

DE202010011359U1 - Dockingmodul für ein mittels eines Roboters zu handhabendes Werkzeug

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Publication number: DE202010011359U1
Application number: DE202010011359U
Authority: DE
Original assignee: EDAG GmbH and Co KGaA
Current assignee: FFT Produktionssysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2020-08-14

Abstract

Dockingmodul zum Andocken eines Werkzeugs (15) an einen Roboter (3) und Versorgen des Werkzeugs (15) mit einem Medium, das Dockingmodul umfassend:
a) eine Träger-Dockingstruktur (14), die an einem mit dem Roboter (3) verbundenen oder verbindbaren Träger (11) angeordnet ist,
b) einen mit dem Werkzeug (15) verbundenen Werkzeug-Dockingport (19)
c) und einen Konnektor (20) mit einer Konnektor-Dockingstruktur (21) zum An- und Abdocken an die und von der Träger-Dockingstruktur (14), einem Konnektor-Dockingport (22) zum An- und Abdocken an den und von dem Werkzeug-Dockingport (19) und einem Medienanschluss (23) für ein Medium zum Betreiben des Werkzeugs (15),
d) wobei der Konnektor (20) im an der Träger-Dockingstruktur (14) angedockten Zustand an den Werkzeug-Dockingport (19) angedockt und von diesem abgedockt werden kann und im an dem Werkzeug-Dockingport (19) angedockten Zustand an die Träger-Dockingstruktur (14) angedockt und von dieser abgedockt werden kann
e) und das Werkzeug (15) über den Konnektor-Dockingport...

Description

Die Erfindung betrifft ein Dockingmodul zum Andocken eines Werkzeugs an einen Roboter und Versorgen des Werkzeugs mit einem Medium wie beispielsweise elektrischer Energie, einem Fluid oder Steuersignalen. Die Erfindung betrifft ferner eine Roboter-Werkzeug-Kombination, in der ein Werkzeug an einen Roboter andockbar und von diesem abdockbar und im abgedockten Zustand über den Roboter mit dem wenigstens einen Medium versorgbar ist. Die Erfindung kann insbesondere im Fahrzeugbau und hier bevorzugt in der Serienfertigung von Kraftfahrzeugen Verwendung finden.
In Serienfertigungen, beispielsweise im Automobilbau, werden Fahrzeugkarosserien in mehreren Stationen, die beispielsweise längs einer Fertigungslinie angeordnet sind, in diversen Fügeprozessen zusammengebaut. Die Fügeprozesse oder auch andere Bearbeitungsprozesse werden von Robotern durchgeführt, beispielsweise Schweiß- oder Falzrobotern. Beim Bearbeiten der Bauteile wie etwa dem Fügen muss des Öfteren ein Bauteil mittels eines Greif- oder sonstigen Haltewerkzeugs relativ zu einem anderen Bauteil in einer bestimmten Position gehalten werden, während wenigstens eines der Bauteile von einem Bearbeitungsroboter mit einem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird. Ebenso kann es vorkommen, dass ein zu bearbeitendes Bauteil bei der Bearbeitung mittels einer Schutzstruktur geschützt werden muss.
So ist aus der EP 1 640 080 B1 die Verwendung einer mobilen Schutzstruktur bekannt, die von einem Roboter an ein zu bearbeitendes Bauteil angelegt und am Bauteil befestigt wird. Die Schutzstruktur schützt bei der anschließenden Bearbeitung des Bauteils eine Bauteilsichtfläche vor Beschädigung. Die Schutzstruktur weist für ihre Befestigung am Bauteil eine Befestigungseinrichtung auf, offenbart werden pneumatische Sauger und mechanische Spanner. Die Befestigungseinrichtung muss zumindest zum Befestigen am Bauteil und zum Lösen der Befestigung mit einem Medium wie elektrischer oder fluidischer Energie oder Steuersignalen versorgt werden. Derartige Werkzeuge wie Greif- oder Schutzwerkzeuge werden über flexible Medienleitungen mit den erforderlichen Medien versorgt.
Sollen in der gleichen Station unterschiedliche Bauteile, beispielsweise jeweils der Funktion nach gleiche Bauteile von unterschiedlichen Fahrzeugtypen, bearbeitet werden, erfordert dies den Austausch der an den einen Fahrzeugtyp angepassten Schutzstruktur gegen eine an einen anderen Fahrzeugtyp angepasste Schutzstruktur. Das die eine Schutzstruktur umfassende Werkzeug muss gegen eines mit einer anderen Schutzstruktur ausgetauscht werden. Das Erfordernis eines raschen Austausches kann auch bei Werkzeugen anderer Art wie etwa Greifwerkzeugen auftreten. Entsprechend müssen in der Arbeitsstation mehrere unterschiedliche Werkzeuge vorgehalten werden. Der Austausch muss bei weiterlaufender Serienfertigung flexibel und rasch vollzogen werden. Die Probleme verschärfen sich mit zunehmender Anzahl der zu bevorratenden unterschiedlichen Werkzeuge, zumal die Produktionsintervalle und Umrüstzeiten immer kürzer werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Roboterbearbeitung von Bauteilen, beispielsweise Fahrzeugkarosserien, zu flexibilisieren und den Wechsel in der Bearbeitung von Bauteilen eines Typs auf Bauteile eines anderen Typs einfach und rasch vollziehen zu können.
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung ein Dockingmodul zum Andocken eines Werkzeugs an einen Roboter und zum Versorgen des Werkzeugs mit einem Medium vor. Das Dockingmodul umfasst eine Träger-Dockingstruktur an einem mit dem Roboter verbundenen oder verbindbaren Träger, einen mit dem Werkzeug verbundenen Werkzeug-Dockingport und einen Konnektor zum wahlweisen Andocken an die Träger-Dockingstruktur oder den Werkzeug-Dockingport. Der Konnektor ist somit multikonnektiv. Er weist eine Konnektor-Dockingstruktur zum automatischen Andocken an die Träger-Dockingstruktur und automatischen Abdocken von dieser Dockingstruktur sowie einen Konnektor-Dockingport zum automatischen An- und Abdocken an den und von dem Werkzeug-Dockingport auf. Der Konnektor kann daher mit seiner Konnektor-Dockingstruktur entweder nur am Träger oder mit seinem Konnektor-Dockingport nur am Werkzeug oder aber mit seiner Konnektor-Dockingstruktur am Träger und gleichzeitig mit seinem Konnektor-Dockingport am Werkzeug angedockt sein. Ist der Konnektor gleichzeitig am Träger und am Werkzeug angedockt, kann wahlfrei die Verbindung mit der Träger-Dockingstruktur oder die Verbindung mit dem Werkzeug-Dockingport gelöst werden.
Der Konnektor weist ferner einen Medienanschluss für das zum Betreiben des Werkzeugs erforderliche Medium auf. Der Medienanschluss kann für eine Versorgung des Werkzeugs mit nur einem einzigen Medium dienen, wie beispielsweise elektrischer Energie, fluidischer Energie oder Steuersignalen. Der Medienanschluss kann aber insbesondere auch dafür eingerichtet sein, das Werkzeug mit mehreren unterschiedlichen Medien, beispielsweise fluidischer Energie und Steuersignalen oder elektrischer und fluidischer Energie oder einer anderen Kombination von insbesondere den genannten Medien dienen. Wenn der Konnektor an dem Werkzeug-Dockingport angedockt ist, wird das Werkzeug über den Medienanschluss des Konnektors, den Konnektor-Dockingport und den Werkzeug-Dockingport und in diesem Sinne über den Konnektor mit dem Medium, genauer gesagt mit dem wenigstens einen Medium, versorgt. Versorgen kann ein Zuleiten des betreffenden Mediums zum Werkzeug oder ein Ableiten vom Werkzeug beinhalten. Das Wort ”oder” wird hier wie auch sonst im Sinne der Erfindung stets als ”inklusiv oder” verstanden, umfasst also die Bedeutung von ”entweder ... oder” und auch die Bedeutung von ”und”, soweit sich aus dem jeweils konkreten Zusammenhang nicht ausschließlich nur eine dieser beiden Bedeutungen ergeben kann. Bezogen auf beispielsweise das Zu- oder Ableiten des Mediums oder der mehreren Medien bedeutet dies, dass über den Konnektor in einer ersten Variante das betreffende Medium nur zugeführt, in einer zweiten Variante nur abgeführt und in der verbleibenden dritten Variante sowohl zugeführt als auch abgeführt werden kann. So ist insbesondere vorstellbar, dass beispielsweise Energie nur zuführbar und Signale sowohl zuführbar als auch ableitbar sind, beispielsweise Steuersignale zuführbar und Sensorsignale ableitbar, falls das Werkzeug einen oder mehrere Sensor(en) umfasst. Mittels eines oder mehrerer Sensoren kann beispielsweise festgestellt werden, ob das Werkzeug korrekt positioniert, ein Halteelement tatsächlich im Haltezustand ist oder eine ausreichende Haltekraft erzeugt oder, sollte es sich um ein Bearbeitungswerkzeug handeln, der Bearbeitungsprozess korrekt ausgeführt wird.
Der Begriff ”Dockingstruktur” bezeichnet eine Struktur, die zumindest für ein vom Roboter automatisch durchführbares mechanisches Verbinden der betreffenden Dockingstruktur mit einer Dockinggegenstruktur geeignet ist. Die jeweilige Dockingstruktur kann ausschließlich für ein mechanisches Verbinden gestaltet sein, sie kann aber über das mechanische Verbinden hinaus auch als ein Medienanschluss ausgeführt sein. Der Begriff ”Dockingport” bezeichnet eine Dockingstruktur der genannten zweiten Art, also eine Dockingstruktur zum Herstellen einer mechanischen Verbindung und auch einer Medienverbindung. Die Begriffe ”Medienanschluss” und ”Medienleitung” werden in Bezug auf die Anzahl der unterschiedlichen Medien, gegebenenfalls nur ein einziges Medium, unspezifisch gebraucht.
Bei dem Werkzeug kann es sich wie vorstehend erwähnt um ein Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise ein Bördelwerkzeug, ein Schweißwerkzeug oder Lötwerkzeug oder ein anderes Fügewerkzeug handeln. Vorzugsweise wird das Dockingmodul jedoch zum An- und Abdocken von Zusatz- oder Ergänzungswerkzeugen verwendet, wie etwa von Haltewerkzeugen, einschließlich Greifwerkzeugen, oder Schutzwerkzeugen und dergleichen. Eine Schutzstruktur eines Schutzwerkzeugs kann insbesondere dem Bauteilschutz der EP 1 640 080 B1 entsprechen. Das Werkzeug ist ein von einem Roboter im Raum bewegbares und in diesem Sinne mobiles Werkzeug. Ein Haltewerkzeug, etwa ein Greifwerkzeug zum Aufnehmen und Positionieren eines Bauteils, oder nur zum Halten, beispielsweise Andrücken an ein anderes Bauteil, ist ein weiterer bevorzugter Werkzeugkandidat.
In einer Weiterbildung ist oder sind der Konnektor oder eine an ihn angeschlossene Medienversorgung dafür eingerichtet, das Werkzeug über den Medienanschluss des Konnektors und den Konnektor-Dockingport mit dem Medium zu versorgen, auch wenn der Konnektor von der Träger-Dockingstruktur und abgedockt ist. Das Werkzeug kann dementsprechend über den Konnektor mit dem Medium oder den mehreren Medien versorgt werden, während es vom Roboter abgedockt und der Roboter daher anderweitig, beispielsweise zur Bauteilbearbeitung mit einem anderen Werkzeug, genutzt werden kann.
Das Werkzeug kann ein aktivierbares Halteelement aufweisen, vorzugsweise mehrere aktivierbare Halteelemente, beispielsweise ein oder mehrere mechanische Klemmelement(e) oder ein oder mehrere pneumatische Saugelement(e), mit dem oder denen das Werkzeug am jeweiligen Bauteil befestigt werden kann. Das Halteelement oder die mehreren Halteelemente kann oder können über den Konnektor mit dem Medium versorgt und dadurch aktivierbar oder im aktivierten Zustand deaktivierbar sein. So können beispielsweise pneumatische Halteelemente über die Portverbindung von Konnektor-Dockingport und Werkzeug-Dockingport mit einem Unterdruck oder ein mechanisches Halteelement mit elektrischer oder fluidischer Energie zum Halten oder Lösen beaufschlagt werden.
Um die Positionierung des Werkzeugs relativ zum Träger beim Aufnehmen des Werkzeugs zu erleichtern, kann am Träger in einem Abstand von der Träger-Dockingstruktur ein der Positionierung des Werkzeugs dienendes Positionierelement und am Werkzeug in einem Abstand vom Werkzeug-Dockingport ein mit dem Positionierelement zusammenwirkendes Positioniergegenelement angeordnet sein. Beim Aufnehmen des Werkzeugs gelangen das Positionierelement und das Positioniergegenelement in einen Positioniereingriff, durch den die Position des Werkzeugs relativ zum Träger in Bezug auf zumindest einen Freiheitsgrad der Beweglichkeit fixiert wird. Eines aus Positionierelement und Positioniergegenelement kann beispielsweise ein Positionierstift und das andere eine Vertiefung oder eine Bohrung für den Positionierstift sein. Am Träger können mehrere Positionierelemente und am Werkzeug entsprechend mehrere Positioniergegenelemente in der genannten Weise angeordnet sein, um das Werkzeug beim Aufnehmen wie bevorzugt in allen Freiheitsgraden der Beweglichkeit relativ zum Träger zu fixieren, abgesehen von einem translatorischen Freiheitsgrad parallel zu einer Dockingachse, längs der das Werkzeug durch ein Dockingmanöver des Roboters über den Konnektor am Träger angedockt wird.
Am Träger kann in einem Abstand von der Träger-Dockingstruktur ein Stützelement und am Werkzeug in einem Abstand vom Werkzeug-Dockingport ein mit dem Stützelement zusammenwirkendes Stützgegenelement angeordnet sein. Beim Aufnehmen des Werkzeugs gelangen das Stützelement und das Stützgegenelement in einen Stützeingriff, durch den das Gewicht des Werkzeugs beim Aufnehmen in den Träger eingeleitet und dadurch das Werkzeug am Träger abgestützt und die Dockingverbindung der Träger-Dockingstruktur mit der Konnektor-Dockingstruktur entlastet wird. Das Stützelement und das Stützgegenelement wirken vorzugsweise parallel zu einer Dockingachse, längs der das Werkzeug durch ein Dockingmanöver des Roboters über den Konnektor und somit indirekt am Träger angedockt oder von diesem abgedockt wird. Das genannte Positionierelement kann in Doppelfunktion das Stützelement und das Positioniergegenelement entsprechend das Stützgegenelement bilden. Ein oder mehrere Stützelement(e) und damit zusammenwirkende Stützgegenelement(e) kann oder können aber auch zusätzlich zu einem oder mehreren nur der Positionierung dienenden Positionierelement(en) und Positioniergegenelement(en) vorgesehen sein.
Der Konnektor weist die Konnektor-Dockingstruktur und den Konnektor-Dockingport in bevorzugten Ausführungen an axial voneinander abgewandten Stirnseiten auf, wobei es sich um voneinander abgewandte Stirnseiten in Bezug auf eine für beide Konnektierungen gemeinsame Dockingachse handelt. In derartigen Ausführungen finden die Andock- und Abdockbewegungen des Konnektors relativ zum Träger einerseits und relativ zum Werkzeug andererseits längs der gleichen Dockingachse statt. Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, die Konnektor-Dockingstruktur und den Konnektor-Dockingport an winkelig zueinander weisenden Seiten des Konnektors zu bilden, so dass die relativen Dockingbewegungen längs unterschiedlicher, rechtwinklig oder schräg zueinander weisenden Dockingachsen ausgeführt werden müssten. Die Anordnung an axial voneinander abgewandten Stirnseiten, axial bezüglich der bevorzugt gemeinsamen Dockingachse, ermöglicht eine parallel zur Dockingachse flache Bauweise des Konnektors und erleichtert auch die Konstruktion in Bezug auf die für die sichere mechanische Verbindung erforderlichen Elemente einer Verbindungsmechanik, die beispielsweise eine Verriegelungseinrichtung aufweisen kann.
Die Erfindung betrifft das Dockingmodul mit der Träger-Dockingstruktur, dem Werkzeug-Dockingport und dem an wahlweise die Träger-Dockingstruktur oder den Werkzeug-Dockingport andockbaren Konnektor, also die Kombination dieser drei Teile. Die Erfindung betrifft aber auch den Träger mit der Träger-Dockingstruktur und nur dem Konnektor, und sie betrifft auch das Werkzeug mit dem Werkzeug-Dockingport und nur dem Konnektor. In der Kombination aus Träger-Dockingstruktur und Konnektor weist der Konnektor in dem an der Träger-Dockingstruktur angedockten Zustand den freien Konnektor-Dockingport für die Aufnahme des Werkzeugs auf. In der Kombination aus Werkzeug-Dockingport und Konnektor weist dieser im mit dem Werkzeug verbundenen Zustand die in dieser Kombination freie Konnektor-Dockingstruktur für die Konnektierung mit der Träger-Dockingstruktur auf.
Der Träger kann zwar grundsätzlich fest am Roboter, insbesondere am freien Ende eines Roboterarms, angeordnet sein. Der Träger und dessen Träger-Dockingstruktur waren in derartigen Ausführungen Bestandteile des Roboters, entweder feste Bestandteile oder an- und abdockbare, nur der Konnektierung des Werkzeugs dienende Strukturen. In bevorzugten Ausführungen ist der Träger jedoch Bestandteil eines weiteren Werkzeugs, das vom Roboter im Rahmen eines üblichen Dockingmanövers aufgenommen und auch wieder abgedockt werden kann. Das weitere Werkzeug kann ein Zerspanungs-, Materialabtrags- oder Umformwerkzeug, beispielsweise ein Bohr-, Fräs-, Schleif- oder Bördelwerkzeug, oder ein Fügewerkzeug wie etwa ein Schweiß-, Niet-, Klebe-, Schraub- oder dem Falzen dienendes Bördelwerkzeug sein. Als Bördelwerkzeuge kommen insbesondere solche mit drehendem Bördelglied, beispielsweise Rollbördelwerkzeuge, in Betracht. Geeignete Bördelwerkzeuge werden in der genannten EP 1 640 080 B1 , ferner auch in der EP 1 685 915 B1 , WO 2008/145396 A1 und DE ... ”Ziehbördeln” ... beschrieben, um nur Beispiele zu nennen. Im Unterschied zu den bekannten Bördelwerkzeugen weist das weitere Werkzeug in bevorzugten Ausführungen nicht nur eine externe Dockingstruktur für sein eigenes Andocken an den Roboter, sondern auch die für die Dockingverbindung der beiden Werkzeuge bestimmte und in Bezug auf die beiden Werkzeuge interne Träger-Dockingstruktur auf.
Über das Dockingmodul in den genannten Kombinationen hinaus ist Gegenstand der Erfindung auch eine Roboter-Werkzeug-Kombination, in der das Werkzeug vom Roboter aufgenommen, relativ zu einem Bauteil positioniert, im positionierten Zustand am Bauteil befestigt und im befestigten Zustand vom Roboter abgedockt, aber im abgedockten Zustand über den Roboter mit einer angeschlossenen Medienleitung verbunden bleibt. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Roboter dafür eingerichtet, bei am Werkzeug angeschlossener Medienleitung mit einem anderen Werkzeug eine Bearbeitung oder einen anderen Prozess durchzuführen. Die Roboter-Werkzeug-Kombination umfasst in der Weiterbildung den Roboter mit einem ersten Werkzeug, beispielsweise einem Bearbeitungswerkzeug, eine mit dem Roboter verbundene Träger-Dockingstruktur, die vorzugsweise am ersten Werkzeug angeordnet ist, und eine flexible Medienleitung für die Versorgung des ersten Werkzeugs mit einem Medium. Die Roboter-Werkzeug-Kombination umfasst ferner ein mittels der Träger-Dockingstruktur am Roboter angedocktes oder an den Roboter erst noch andockbares zweites Werkzeug mit einem Werkzeug-Dockingport und eine flexible zweite Medienleitung für das zweite Werkzeug. Das zweite Werkzeug dient vorzugsweise als Zusatz- oder Ergänzungswerkzeug für das erste Werkzeug, beispielsweise als Haltewerkzeug oder Schutzwerkzeug der geschilderten Art. Bei dem zweiten Werkzeug kann es sich um das vorstehend diskutierte Werkzeug mit Werkzeug-Dockingport handeln. Insbesondere kann ein Dockingmodul der geschilderten Art Bestandteil der Roboter-Werkzeug-Kombination sein, so dass die Träger-Dockingstruktur des Roboters oder vorzugsweise des ersten Werkzeugs über den Konnektor des Moduls mit dem Werkzeug-Dockingport verbunden ist oder durch Andocken erst noch verbunden werden kann. Anstelle solch einer indirekten Konnektierung über den Konnektor kann das zweite Werkzeug aber auch anderweitig, beispielsweise direkt, an der Träger-Dockingstruktur andockbar sein. Der Konnektierung mittels des Dockingmoduls wird jedoch der Vorzug gegeben.
Die zweite Medienleitung kann separat vom Roboter von anderer Stelle zum zweiten Werkzeug geführt sein, beispielsweise über eine Aufhängung des zweiten Werkzeugs an einem Gestell, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, etwa einem sogenannten ”Galgen”. Bevorzugter ist die zweite Medienleitung jedoch ebenfalls über den Roboter zum zweiten Werkzeug geführt. Die zweite Medienleitung ist in solchen bevorzugten Ausführungen zumindest in einem abwärtigen Leitungsabschnitt, der sich bis zum zweiten Werkzeug, vorzugsweise dem Werkzeug-Dockingport erstreckt und zumindest abschnittsweise flexibel ist, separat von der ersten Medienleitung geführt. Umfasst die Roboter-Werkzeug-Kombination ein erfindungsgemäßes Dockingmodul, kann die zweite Medienleitung an dessen Medienanschluss angeschlossen sein. Die erste und die zweite Medienleitung können über ihre gesamte, dem Roboter zugeordnete Längen separat voneinander außen am Roboter separat verlaufen. Zweckmäßigerweise erstrecken sie sich bis zu einem bestimmten Gelenk oder beweglichen Glied des Roboters im oder außen am Roboter gemeinsam und verzweigen am Ende des gemeinsamen Wegs in voneinander separate abwärtige Leitungsabschnitte, von denen der eine zum ersten Werkzeug und der andere zum zweiten Werkzeug fuhrt. Im Bereich der Verzweigung ist eine Medienweiche bzw. ein Splitter im oder vorzugsweise außen am Roboter angeordnet. Bis zur Medienweiche können die erste und die zweite Medienleitung auch bei gemeinsamer Führung als getrennte Schläuche oder Kabel oder alternativ als gemeinsamer Schlauch oder gemeinsames Kabel ausgebildet sein, beispielsweise ein gemeinsamer Pneumatikschlauch, der sich im Bereich der Medienweiche in anschließend separate Pneumatikschläuche verzweigt. Das Gleiche gilt sinngemäß für eine alternative oder optional zusätzliche elektrische Versorgungsleitung oder eine elektrische oder optische Signalleitung. Flexible Medienleitungen sind aus der EP 1 574 302 B1 und der DE 94 06 405 U1 bekannt, um nur Beispiele zu nennen. Medienleitungen für Werkzeuge, die im abgedockten Zustand an eine über den Roboter herangeführte Medienleitung angeschlossen bleiben, oder gar mehrere Werkzeuge, von denen eines im abgedockten Zustand des anderen relativ zu diesem mittels des Roboters im Raum beweglich ist und jedes der Werkzeuge über den Roboter und die jeweilige zugeordnete Medienleitung auch im abgedockten Zustand des einen mit dem Medium oder den mehreren Medien versorgt werden kann, zumindest dem Grunde nach, gehen aus diesem Stand der Technik allerdings nicht hervor.
In den Unteransprüchen werden weitere vorteilhafte Merkmale beschrieben.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren erläutert. Am Ausführungsbeispiel offenbar werdende Merkmale bilden jeweils einzeln und in jeder Merkmalskombination die in den Ansprüchen offenbarten und auch die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
1 einen Roboter mit einem aufgenommenen ersten Werkzeug und einem aufgenommenen zweiten Werkzeug, die mittels eines Dockingmoduls miteinander verbunden sind,
2 das zweite Werkzeug in einer Ablage,
3 das erste Werkzeug ohne Roboter,
4 den Konnektor,
5 das erste Werkzeug,
6 ein Andocken des zweiten Werkzeugs,
7 die beiden Werkzeuge im angedockten Zustand,
8 das Andocken des ersten Werkzeugs,
9 eine Arbeitsstation mit dem Roboter und mehreren unterschiedlichen, vom Roboter wahlweise aufnehmbaren zweiten Werkzeugen für die Bearbeitung von Bauteilen unterschiedlichen Typs.
1 zeigt ein Bauteil 1, das mittels eines Roboters 3 bearbeitet wird. Als Bauteil 1 ist ein Seitenteil eines Kraftfahrzeugs repräsentativ für eine Fahrzeugkarosserie dargestellt. Das Bauteil 1 weist eine zu bearbeitenden Kontur 2 auf, beispielhaft eine Radhauskontur, die mittels des Roboters 3 nach innen gebördelt werden soll, um beispielsweise ein Innenteil mit dem die Radhauskontur 2 bildenden Außenblech durch Falzen zu fügen. Der Roboter 3 hat ein erstes Werkzeug 10, beispielhaft ein Rollbördelwerkzeug mit Bördelrollen 13, und ein zweites Werkzeug 15 aufgenommen. Bei dem zweiten Werkzeug 15 handelt es sich um ein Schutzwerkzeug mit einer Schutzstruktur 16 (2), die wie beispielsweise in der EP 1 640 080 B1 erläutert an die Radhauskontur 2 angepasst geformt ist, damit sie in einem streifenförmigen Bereich an die äußere Sichtfläche der Radhauskontur 2 flächig angelegt und am Bauteil 1 befestigt werden kann. Das zweite Werkzeug 15 dient im Beispielfall als mobiles Falzbett. Die Schutzstruktur 16 weist an ihrer vom Bauteil 1 im angelegten Zustand abgewandten Außenseite eine Lauffläche auf, an der beim Falzen ein Gegenelement für die den Falzflansch umlegende Bördelrolle 13 abrollt oder entlang gleitet, so dass der Kraftfluss im ersten Werkzeug 10 über die Schutzstruktur 16 geschlossen wird. Das zweite Werkzeug 15 verhindert die Bildung von Schlieren, Riefen oder anderen Eindrückungen, die an der Sichtfläche der Kontur 2 entstehen könnten, falls das Gegenelement unmittelbar auf der Sichtfläche abliefe.
Die in 1 im verbundenen Zustand dargestellten Werkzeuge 10 und 15 sind während des Bearbeitungsprozesses voneinander abgedockt. Während des Bearbeitungsprozesses ist das Werkzeug 15 losgelöst vom Roboter 3 am Bauteil 1 befestigt, während der Roboter 3 das Werkzeug 10 in der für die Bearbeitung erforderlichen Weise im Raum relativ zum Bauteil 1 der Art der Bearbeitung entsprechend bewegt. Obgleich die Werkzeuge 10 und 15 während der Bearbeitung voneinander gelöst sind, so dass das Werkzeug 10 relativ zu dem während der Bearbeitung fest mit dem Bauteil 1 verbundenen Werkzeug 15 im Raum bewegt werden kann, bleiben beide Werkzeuge 10 und 15 während des Bearbeitungsprozesses an jeweils eine zugeordnete Medienleitung angeschlossen. Jedes der Werkzeuge 10 und 15 kann daher auch in diesem Zustand mit einem oder mehreren unterschiedlichen Medien versorgt werden kann, sollte dies erforderlich sein. Die Medienleitungen sind über den Roboter 3 zum jeweiligen Werkzeug 10 und 15 herangeführt. So ist das Werkzeug 10 an eine erste Medienleitung angeschlossen, die eine aufwärtige flexible Medienbasisleitung 5 und einen abwärtigen flexiblen Leitungsabschnitt 7 umfasst. Das zweite Werkzeug 15 ist an eine flexible zweite Medienleitung angeschlossen, die einen flexiblen abwärtigen Leitungsabschnitt 8 und ebenfalls die Medienbasisleitung 5 umfasst.
Der Roboter 3 weist eine in einer Arbeitsstation einer Serienfertigung ortsfest angeordnete. Basis 4 und mehrere jeweils paarweise in Gelenken gelenkig miteinander verbundene Glieder G₁ bis G₆ auf, die in einer Gelenkachse des jeweiligen Gelenks paarweise relativ zueinander beweglich sind und in an sich bekannter Weise einen Roboterarm in Form einer Gelenkkette bilden, wobei ein der Basis 4 in der Gelenkkette fernstes, äußeres Glied G₆ ein Ende des Roboterarms bildet, das in allen sechs Freiheitsgraden der Bewegung relativ zur Basis 4 beweglich ist. Die Werkzeuge 10 und 15 sind an dem äußeren Glied G₆ befestigt, wobei der Roboter 3 und das Werkzeug 10 für ein automatisches Andocken und Andocken, also ein automatisches Aufnehmen durch den Roboter 3 und auch ein automatisches Ablegen eingerichtet sind. Die für beide Werkzeuge 10 und 15 gemeinsame Medienbasisleitung 5 erstreckt sich über einen der Basis 4 nahen Längenbereich des Roboterarms bis zu einer Medienweiche 6, die beispielhaft an einem von der Basis 4 aus gesehen dritten Glied G₃ des Roboterarms angeordnet ist. Die Medienweiche 6 verzweigt die Medienbasisleitung 5 in die abwärts von der Medienweiche 6 separaten Leitungsabschnitte 7 und 8. Die Medienweiche 6 ist vorzugsweise nicht nur für die Verzweigung, sondern auch für die erforderliche Zuordnung des jeweiligen Mediums zum jeweiligen Werkzeug 10 und 15 eingerichtet.
2 zeigt das zweite Werkzeug 15 im abgedockten Zustand in einer für ein Andockmanöver bereiten Aufnahmeposition, in der es mittels einer Ablage 30 bereitgehalten wird. Das Werkzeug 15 umfasst einen Träger, funktional vergleichbar dem Träger 11 des ersten Werkzeugs 10, an dem die angepasst geformte Schutzstruktur 16 befestigt ist. Das Werkzeug 15 weist mehrere mechanische Halteelemente 17 und pneumatische Halteelemente auf, die nach Aufnahme des Werkzeugs 15 über die zugeordnete Medienleitung 5, 8 zur Aktivierung mit fluidischer oder elektrischer Energie versorgt werden können, wobei die pneumatischen Halteelemente zum Halten mit einem Unterdruck und zum Lösen drucklos geschaltet oder mit einem Überdruck beaufschlagt werden.
In 3 ist das erste Werkzeug 10 losgelöst vom Roboter 3 in einer perspektivischen Sicht auf seine im angedockten Zustand dem Roboter 3 zugewandte Rückseite dargestellt. Dementsprechend ist ein Befestigungsflansch 12 zum Andocken an den Roboter 3 erkennbar. 3 zeigt das Werkzeug 10 mit dem an der Träger-Dockingstruktur 14 angedockten Konnektor 20 und somit in einem Zustand, in dem sich das Werkzeug 10 befindet, wenn es an den Roboter 3 angedockt ist und dieser mittels des Konnektors 20 das zweite Werkzeug 15 aufnehmen kann. Der Roboter 3 ist lediglich der freien Sicht auf das Werkzeug 10 wegen nicht gezeichnet. Über den Träger 11 verteilt sind jeweils in einem Abstand von der Träger-Dockingstruktur 14 mehrere Positionierelemente 18 angeordnet. Die Positionierelemente 18 sind im Wesentlichen stift- oder bolzenförmig. Sie weisen jeweils eine zu einer Dockingachse D parallele, also axiale Wirkrichtung auf. Über den Träger des Werkzeugs 15 verteilt sind in Abständen vom Werkzeug-Dockingport 19 in zu den Positionierelementen 18 korrespondierenden Positionen mehrere Positioniergegenelemente 18' angeordnet, die beispielhaft als axiale Vertiefungen oder Bohrungen geformt sind.
In 4 ist der Konnektor 20 einzeln, von den Werkzeugen 10 und 15 abgedockt, dargestellt. Er weist an seiner die Träger-Dockingstruktur 14 kontaktierenden Stirnseite eine Konnektor-Dockingstruktur 21 auf, die für das An- und Abdocken korrespondierend zur Träger-Dockingstruktur 14 gebildet ist. An der in Bezug auf die Dockingachse D axial abgewandt gegenüberliegenden freien Stirnseite ist ein Konnektor-Dockingport 22 gebildet. Der Konnektor-Dockingport 22 umfasst ein Dockingelement 22a oder optional mehrere Dockingelemente 22a für die mechanische Dockingverbindung mit dem Werkzeug-Dockingport 19 (2) und eine an der gleichen freien Stirnseite des Konnektors 20 mündende Mediendurchleitung 22b, die über einen Medienanschluss 23 des Konnektors 20 mit dem Abschnitt 8 der Medienleitung 5, 8 verbunden ist. Der Werkzeug-Dockingport 19 ist zum Konnektor-Dockingport 22 korrespondierend gebildet, weist also eine an die Mediendurchleitung 22b anschließbare Mediendurchleitung und ein mit dem Dockingelement 22a mechanisch zusammenwirkendes Dockinggegenelement auf. Das Dockingelement 22a ist beispielhaft als axiale Bohrung gebildet, entsprechend handelt es sich bei dem Dockinggegenelement des Werkzeug-Dockingports 19 um einen Stift oder Bolzen, der beim Andocken in das Dockingelement 22a parallel zur Dockingachse D einfährt. Weist der Konnektor 20 mehrere Dockingelemente 22a auf, können mehrere Dockinggegenelemente, eines pro Dockingelement 22a des Konnektors 20, vorgesehen sein.
Der Konnektor 20 weist ferner eine Verriegelungseinrichtung 24 auf, die die eingefahrenen Dockinggegenelemente des Werkzeug-Dockingports 19 am Ende des Dockingmanövers relativ zum Konnektor 20 fixiert und dabei vorzugsweise an den Konnektor 20 in Dockingrichtung, also parallel zur Dockingachse D, zieht, so dass der Werkzeug-Dockingport 19 mit einer gewissen Druckkraft axial gegen den Konnektor 20 gedrückt bzw. gezogen wird. Eine in gleicher Weise wirkende Verriegelungseinrichtung 14d ist auch Bestandteil der Träger-Dockingstruktur 14 (2 und 5).
5 zeigt das Werkzeug 10 einzeln in einer Sicht auf die Werkzeugseite, die im aufgenommenen Zustand dem Roboter 3 abgewandt ist. Der Konnektor 20 ist abgedockt und stattdessen nur am Werkzeug 15 angedockt, um dieses während der Bearbeitung versorgen zu können. Die Träger-Dockingstruktur 14 weist an ihrer den Konnektor 20 kontaktierenden Seite wenigstens ein mechanisches Dockingelement 14e vergleichbar dem wenigstens einen Dockingelement 22a des Konnektor 20 auf. Wie bevorzugt sind bei ihr mehrere derartige Dockingelemente 14e vorhanden. Entsprechend weist der Konnektor 20 an seiner die Konnektor-Dockingstruktur 21 bildenden Seite wenigstens ein, vorzugsweise mehrere stift- oder bolzenförmige(s) Dockinggegenelement(e) 21a auf, die dem oder den Dockinggegenelement(en) des Werkzeug-Dockingport 19 vergleichbar sind und beim Andocken und im angedockten Zustand mit den Dockingelementen 14e der Träger-Dockingstruktur 14 als Axialführung zusammenwirken. Die Verriegelungseinrichtung 14d verriegelt im Zusammenwirken mit wenigstens einem der Dockinggegenelemente 21a den Konnektor 20 an der Träger-Dockingstruktur 14, vorzugsweise derart, dass der Konnektor 20 mit einer gewissen axialen Druckkraft gegen die Träger-Dockingstruktur 14 gedrückt bzw. an diese gezogen wird.
Die Träger-Dockingstruktur 14 ist in sich elastisch gedämpft, um bei den unterschiedlichen Dockingmanövern auftretende axiale Stoßkräfte zu dämpfen. Beispielhaft ist sie zweiteilig mit einem fest mit dem Werkzeug 10 verbundenen ersten Teil 14a und einem mit dem ersten Teil 14a durch Pufferelemente 14c verbundenen zweiten Teil 14b, der die zum An- und Abdocken des Konnektors 20 erforderliche Dockingmechanik einschließlich der Verriegelungseinrichtung 14d umfasst. Die beiden Teile 14a und 14b sind mittels der Pufferelemente 14c axial elastisch nachgiebig miteinander verbunden.
Die am Werkzeug 10 angeordnete Träger-Dockingstruktur 14, der am Werkzeug 15 angeordnete Werkzeug-Dockingport 19 und der Konnektor 20 bilden ein Dockingmodul zum An- und Abdocken, Aufnehmen und Ablegen und zum Arbeiten mit dem Werkzeug 15.
Die 6 bis 8 zeigen das An- und Abdocken des Werkzeugs 15 in einer Sequenz. In 6 wird das Werkzeug 15 aufgenommen; es befindet sich noch in der Ablage 30. Der Roboter 3 hat im Rahmen des Andockmanövers den am Werkzeug 10 befindlichen Konnektor 20 relativ zum Werkzeug-Dockingport 19 soweit positioniert, dass er zum Andocken nur noch eine axiale Zustellbewegung ausführen muss.
In 7 ist das Andockmanöver beendet. Das Dockingmodul bildet jetzt eine Einheit. Es befindet sich in einem Zustand, in dem das Werkzeug 15 über den Konnektor 20 an der Träger-Dockingstruktur 14 und somit am Werkzeug 10 und dem Roboter 3 angedockt ist. Das Werkzeug 15 wird über die längs des Roboterarms verlaufende Medienleitung, die Medienbasisleitung 5 und der zugeordnete abwärtige Leitungsabschnitt 8, mit den erforderlichen Medien, beispielsweise elektrische oder fluidische Energie für die Halteelemente 17 oder fluidische Energie für Fluidikhalteelemente versorgt. Die Medien werden über den Konnektor 20 und den Werkzeug-Dockingport 19 den Halteelementen 17 zugeleitet. Zusätzlich kann eine oder können mehrere Leitungen zum Zuleiten von Steuersignalen oder Ableiten von Sensorsignalen vorhanden sein.
In 8 hat der Roboter 3 das Werkzeug 15 vom Werkzeug 10 abgedockt. Die Verriegelung zwischen von Träger-Dockingport 14 und Konnektor 20 ist gelöst. Der Konnektor 20 ist am Werkzeug 15 angedockt. Das Werkzeug 10 ist auch bereits längs der Dockingachse D axial vom Konnektor 20 soweit abgestellt, dass die Positionierelemente 18 des Werkzeugs 10 und Positioniergegenelemente 18' des Werkzeugs 15 außer Eingriff sind.
Das Werkzeug 15 ist jetzt am Bauteil 1 gehalten. Im nächsten Schritt bewegt der Roboter 3 das Werkzeug 10 vom Werkzeug 15 weg, um die Bearbeitung des Bauteils 1 aufzunehmen.
Für die Durchführung der Dockingmanöver und die Medienversorgung erforderliche Funktionalitäten sind weitgehend in den Konnektor 20 verlagert. Entlastet von derartigen Funktionalitäten ist insbesondere der Werkzeug-Dockingport 19, der lediglich passive Dockinggegenelemente für das mechanische Docken umfasst und auch nur für die Durchleitung der Medien zu sorgen hat. Der aktive Teil für das mechanische Docken, nämlich die Verriegelungseinrichtung 24, ist Bestandteil des Konnektors 20. In einer Modifikation könnte unter Umkehrung der Verhältnisse hinsichtlich der mechanischen Dockingelemente und -gegenelemente die Verriegelungseinrichtung 14d von der Träger-Dockingstruktur 14 zum Konnektor 20 verlagert werden, andererseits werden die Verriegelungseinrichtungen 14d und 24 über den Roboter 3 gesteuert, so dass die beispielhaft gezeigte Verteilung der Funktionalität eine optimale Lösung darstellt.
In 9 ist eine Arbeitsstation längs einer Fertigungslinie für Fahrzeugkarosserien dargestellt, in der der Roboter 3 angeordnet ist. Um den Roboter 3 sind innerhalb des Arbeitsradius des Roboters 3 verteilt mehrere Ablagen 30 und 31 für jeweils ein zweites Werkzeug 15 angeordnet. Die Werkzeuge 15 können vom Roboter 3 mittels der Träger-Dockingstruktur 14 wahlweise von der jeweiligen Ablage 30 oder 31 aufgenommen und in der laufenden Produktion für die Bearbeitung der Bauteile 1 verwendet werden. Auf diese Weise kann rasch und flexibel die Produktion von einem Bauteil 1 eines bestimmten Typs auf ein Bauteil 1 eines anderen Typs umgestellt werden. In Abhängigkeit von der Anzahl der im Arbeitsbereich des Roboters 3 in jeweils einer Ablage abgelegten Werkzeuge 15 können zwei, drei oder mehr Typen von Bauteilen 1 bearbeitet werden. Die unterschiedlichen Werkzeuge 15, beispielhaft jeweils Schutzwerkzeuge der beschriebenen Art, unterscheiden sich voneinander lediglich in der genauen Form der Schutzstreifen 16, die jeweils an die Kontur 2 des zu bearbeitenden Bauteils 1 des jeweiligen Typs angepasst geformt sind.
Der Roboter 3 wird von einer in oder nahe der Arbeitsstation befindlichen Robotersteuerung 25 gesteuert, die in eine übergeordnete Produktionssteuerung 26 eingebettet ist. Der Roboter 3 ist über einen Bus 27 mit der Robotersteuerung 25 und auch über weitere Leitungen mit jeder der in seinem Arbeitsbereich befindlichen Ablagen, von denen nur zwei Ablagen 30 und 31 dargestellt sind, verbunden. Die Robotersteuerung 25 ”weiß” daher, ob in der jeweiligen Ablage ein Werkzeug 15 abgelegt ist, ob es ordnungsgemäß abgelegt ist und um welchen Typ es sich handelt. Auf der Basis dieser Informationen und der Steuerungssignale der Produktionssteuerung 26 steuert die Robotersteuerung 25 den Roboter 3 in Bezug auf den im Falle eines Produktionswechsels vorzunehmenden Werkzeugwechsel.
9 zeigt den Roboter 3 bei der Bearbeitung eines der Bauteile 1, beispielhaft dem bereits genannten Rollbördeln des Radhauses. Das Werkzeug 15 ist am Bauteil 1 befestigt, so dass sein Schutzstreifen 16 (2) an der Radhauskontur 2 (1) anliegt und deren äußere Sichtfläche schützt, indem die Schutzstruktur 16 eine Laufbahn für das Gegenelement der Bördelrolle 13 bildet. Das Gegenelement ist ebenfalls ein Rollelement, könnt stattdessen aber auch ein Gleitstück sein. Der Roboter 3 hat in 5 das Werkzeug 15 bereits positioniert. Das Werkzeug 15 ist mittels seiner Halteelemente 17 am Bauteil 1 befestigt, bewirkt durch fluidische, optional auch elektrische Energie, die über die Medienleitung 5, 8 zugeleitet wurde(n) oder immer noch werden. Optional können dabei auch Steuerungssignale zugeleitet worden sein oder immer noch zugeleitet werden. Das Werkzeug 10 ist vom Werkzeug 15 angedockt und kann die Bearbeitung aufnehmen. Über die gemeinsame Medienbasisleitung 5 und die mittels der Medienweiche 6 verzweigten, jeweils zugeordneten abwärtigen Leitungsabschnitte 7 und 8 können die Werkzeuge 10 und 15 auch im voneinander abgedockten Zustand mit den Medien versorgt werden, falls erforderlich. Der Konnektor 20 ist am Werkzeug-Dockingport 19 angedockt und ermöglicht die Durchleitung von möglicherweise für den Betrieb des Werkzeugs 15 erforderlichen Medien.
Soll die Produktion von Bauteilen 1 des in der laufenden Produktion zu bearbeitenden Typs auf die Bearbeitung von Bauteilen 1 eines anderen Typs, hier Radhauskonturen 2 eines ersten Fahrzeugtyps und Radhauskonturen 2 eines anderen Fahrzeugtyps, umgestellt werden, dockt der Roboter 3 mit der Träger-Dockingstruktur 14 am Konnektor 20 an und nimmt das Werkzeug 15 dadurch mechanisch auf. Bei dem Dockingmanöver fahren zunächst die Positionierelemente 18 des Trägers 11 (3) in die Positioniergegenelemente 18' des Werkzeugs 15 (2) in Dockingrichtung ein bis auf axialen Kontakt mit den Positioniergegenelementen 18', so dass bereits in dieser Phase des Dockingmanövers der Roboter 3 das parallel zur Dockingachse D wirkende Gewicht des Werkzeugs 15 im Eingriff der Positionierelemente 18 und Positioniergegenelemente 18' aufnehmen kann. Anschließend wird der Konnektor 20 mit der Träger-Dockingstruktur 14 verriegelt, und die Halteelemente 17 werden gelöst. Das Dockingmanöver ist nun beendet. Der Roboter 3 nimmt das Werkzeug 15 vom Bauteil 1 ab und überführt es zu der dem Werkzeug 15 zugeordneten Ablage, beispielsweise die Ablage 30, positioniert es dort und dockt den Konnektor 20 vom Werkzeug-Dockingport 19 ab. Hierfür wird zuerst die mittels der Verriegelungseinrichtung 24 (4) bewirkte Verriegelung gelöst und anschließend das Werkzeug 10 mit dem angedockten Konnektor 20 längs der Dockingachse D vom Werkzeug-Dockingport 19 wegbewegt. Der Roboter 3 ist nun frei vom Werkzeug 15. Der Konnektor 20 bleibt mit der Träger-Dockingstruktur 14 verbunden.
Für den Produktionswechsel erhält die Robotersteuerung 25 von der Produktionssteuerung 26 und der Roboter 3 dann von der Robotersteuerung 25 ein entsprechendes Steuersignal. Er nimmt daraufhin das neue Werkzeug 15 aus beispielsweise der Ablage 31 auf. Zum Aufnehmen wird das gleiche Dockingmanöver durchgeführt wie für das Abnehmen vom Bauteil 1. Der Roboter 3 bewegt das aufgenommene neue Werkzeug 15 in beispielsweise die in 1 gezeigte Position zu dem mittlerweile in die Arbeitsstation transportierten Bauteil 1 des neuen Typs. Anschließend positioniert er das neue Werkzeug 15 relativ zum Bauteil 1 so, dass die Schutzstruktur 16 vollflächig an der Sichtfläche der zu bearbeitenden Radhauskontur 2 anliegt. Im derart positionierten Zustand erhält das Werkzeug 15 über die Medienleitung 5, 8 fluidische und optional elektrische Energie sowie optional Steuerungssignale zum Aktivieren der Halteelemente 17. Anschließend dockt der Roboter 3 das Werkzeug 10 vom befestigten Werkzeug 15 ab, wie dies für das Abdocken des zuvor benutzten Werkzeugs 15 beim Ablegen beschrieben wurde. Schließlich wird das Bauteil 1 mit dem nun relativ zum Werkzeug 15 im Raum beweglichen Werkzeug 10 bearbeitet.
Innerhalb der laufenden neuen Produktion wird das Werkzeug 15 nach der Bearbeitung des jeweiligen Bauteils 1 wieder aufgenommen, wie für das Aufnehmen beim Wechsel des vorherigen Werkzeugs 15 beschrieben, und vom bearbeiteten Bauteil 1 ein Stück weit weg bewegt, so dass das Bauteil 1 aus der Arbeitsstation transportiert, ein nächstes Bauteil 1 des gleichen Typs in die Arbeitsstation bewegt und der Bearbeitungszyklus beim nächsten Bauteil 1 wiederholt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil
2: Radhaus
3: Roboter
4: Basis
5: Medienbasisleitung
6: Medienweiche
7: erster Leitungsabschnitt
8: zweiter Leitungsabschnitt
9
10: erstes Werkzeug
11: Träger
12: Befestigungsflansch
13: Bördelrolle
14: Träger-Dockingstruktur
14a: Teil
14b: Teil
14c: Pufferelement
14d: Verriegelungselement
14e: Dockingelement
15: zweites Werkzeug
16: Schutzstruktur
17: Halteelement
18: Positionierelement
18: Positioniergegenelement
19: Werkzeug-Dockingport
20: Konnektor
21: Konnektor-Dockingstruktur
21a: Dockinggegenelement
22: Konnektor-Dockingport
22a: Dockingelement
22b: Mediendurchleitung
23: Medienanschluss
24: Verriegelungseinrichtung
25: Robotersteuerung
26: Produktionssteuerung
27: Bus
28
29
30: Ablage
31: Ablage
Gi: Glieder des Roboters
D: Dockingachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1640080 B1 [0003, 0009, 0016, 0030]
EP 1685915 B1 [0016]
WO 2008/145396 A1 [0016]
EP 1574302 B1 [0018]
DE 9406405 U1 [0018]

Claims

Dockingmodul zum Andocken eines Werkzeugs (15) an einen Roboter (3) und Versorgen des Werkzeugs (15) mit einem Medium, das Dockingmodul umfassend: a) eine Träger-Dockingstruktur (14), die an einem mit dem Roboter (3) verbundenen oder verbindbaren Träger (11) angeordnet ist, b) einen mit dem Werkzeug (15) verbundenen Werkzeug-Dockingport (19) c) und einen Konnektor (20) mit einer Konnektor-Dockingstruktur (21) zum An- und Abdocken an die und von der Träger-Dockingstruktur (14), einem Konnektor-Dockingport (22) zum An- und Abdocken an den und von dem Werkzeug-Dockingport (19) und einem Medienanschluss (23) für ein Medium zum Betreiben des Werkzeugs (15), d) wobei der Konnektor (20) im an der Träger-Dockingstruktur (14) angedockten Zustand an den Werkzeug-Dockingport (19) angedockt und von diesem abgedockt werden kann und im an dem Werkzeug-Dockingport (19) angedockten Zustand an die Träger-Dockingstruktur (14) angedockt und von dieser abgedockt werden kann e) und das Werkzeug (15) über den Konnektor-Dockingport (22) und den Werkzeug-Dockingport (19) mit dem Medium versorgt werden kann, wenn der Konnektor (20) an dem Werkzeug-Dockingport (19) angedockt ist.
Dockingmodul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (15) über den Medienanschluss (23) und den Konnektor-Dockingport (22) mit dem Medium versorgt werden kann, wenn der Konnektor (20) von der Träger-Dockingstruktur (14) abgedockt ist.
Dockingmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (15) ein Schutzwerkzeug oder Greifwerkzeug für ein Bauteil (1) ist oder umfasst.
Dockingmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (15) eine Schutzstruktur (16) umfasst, die einer Kontur (2) eines zu bearbeitenden Bauteils (1) angepasst geformt und mittels des Roboters (3) an die Kontur (2) anlegbar ist.
Dockingmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (15) ein aktivierbares Halteelement (17) umfasst, mittels dem das Werkzeug (15) an einem zu bearbeitenden Bauteil (1) lösbar befestigt werden kann, und das Halteelement (17) über Konnektor (20) mit dem Medium versorgbar und dadurch aktivierbar ist, wenn der Konnektor (20) an der Werkzeug-Dockingport (19) angedockt ist.
Dockingmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) ein dem Abstützen oder Positionieren des Werkzeugs (15) beim Andocken dienendes Stütz- oder Positionierelement (18) umfasst, das von der Träger-Dockingstruktur (14) beabstandet ist, und das Werkzeug (15) ein zum Abstützen oder Positionieren mit dem Stütz- oder Positionierelement (18) zusammenwirkendes Stütz- oder Positioniergegenelement (18') umfasst.
Dockingmodul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (15) bei an der Träger-Dockingstruktur (14) angedocktem Konnektor (20) mit diesem aufnehmbar ist und das Stütz- oder Positionierelement (18) und das Stütz- oder Positioniergegenelement (18') beim Aufnehmen des Werkzeugs (15) vor oder zugleich mit dem Andocken des Konnektors (20) an dem Werkzeug-Dockingport (19) in einen das Abstützen oder Positionieren bewirkenden Eingriff gelangen.
Dockingmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) Bestandteil eines weiteren Werkzeugs (10) ist, das vom Roboter (3) aufgenommen oder aufnehmbar ist.
Dockingmodul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Werkzeug (10) ein Bearbeitungswerkzeug, vorzugsweise ein Fügewerkzeug wie etwa ein Bördel- oder Schweißwerkzeug, ist.
Dockingmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konnektor (20) an die Träger-Dockingstruktur (14) und den Werkzeug-Dockingport (19) parallel zu einer gemeinsamen Dockingachse (D) andockbar ist und die Konnektor-Dockingstruktur (21) an einer in Bezug auf die Dockingachse (D) ersten Stirnseite und den Konnektor-Dockingport (22) an einer von der ersten Stirnseite abgewandten zweiten Stirnseite aufweist.
Dockingmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konnektor (20) zwischen der Konnektor-Dockingstruktur (21) und dem Konnektor-Dockingport (22) oder die Träger-Dockingstruktur (14) ein elastisch nachgiebiges Pufferelement (14c) aufweist, um das Andocken des Konnektors (20) zu dämpfen.
Roboter-Werkzeug-Kombination, umfassend a) einen Roboter (3) mit einem ersten Werkzeug (10) und einer flexiblen ersten Medienleitung (5, 7) für das erste Werkzeug (10), b) ein vom Roboter (3) aufnehmbares oder aufgenommenes zweites Werkzeug (15), c) ein Dockingmodul (14, 19, 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d) wobei die Träger-Dockingstruktur (14) mit dem Roboter (3) und der Werkzeug-Dockingport (19) mit dem zweiten Werkzeug (15) verbunden und der Konnektor (20) an der Träger-Dockingstruktur (14) oder dem Werkzeug-Dockingport (19) angedockt ist, e) und eine über den Medienanschluss (23) an den Konnektor (20) angeschlossene flexible zweite Medienleitung (5, 8) zur Versorgung des zweiten Werkzeugs (15) mit dem Medium.
Roboter-Werkzeug-Kombination nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Medienleitung (5, 7) über den Roboter (3) zum ersten Werkzeug (10) und die zweite Medienleitung (5, 8) ebenfalls über den Roboter (3) zum Medienanschluss (23) des Konnektors (20) geführt ist.
Roboter-Werkzeug-Kombination, vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend a) einen Roboter (3) mit einem ersten Werkzeug (11), b) eine mit dem Roboter (3) verbundene, vorzugsweise am ersten Werkzeug (10) angeordnete Träger-Dockingstruktur (14), c) eine flexible erste Medienleitung (5, 7) für das erste Werkzeug (10), d) ein mittels der Träger-Dockingstruktur (14) am Roboter (3) angedocktes oder an den Roboter (3) andockbares zweites Werkzeug (15) mit einem Werkzeug-Dockingport (19) e) und eine flexible zweite Medienleitung (5, 8) für das zweite Werkzeug (15), f) wobei die erste Medienleitung (5, 7) über den Roboter (3) zum ersten Werkzeug (10) geführt ist g) und die zweite Medienleitung (5, 8) ebenfalls über den Roboter (3) zum zweiten Werkzeug (15) und zumindest in einem an den Werkzeug-Dockingport (19) angedockten oder andockbaren abwärtigen Leitungsabschnitt (8) separat von der ersten Medienleitung (5, 7) geführt ist.
Roboter-Werkzeug-Kombination nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (3) eine Basis (4) und einen mit der Basis (4) in einem ersten Gelenk verbundenen Roboterarm mit längs des Roboterarms aufeinander folgenden weiteren Gelenken und in den weiteren Gelenken gelenkig miteinander verbundenen Gliedern (G_i) aufweist, das erste Werkzeug (10) an einem freien Ende eines äußeren der Glieder (G_i) angeordnet ist und die Medienleitungen (5, 7 und 5, 8) längs des Roboterarms bis zu einer am oder im Roboterarm vor wenigstens einem der Gelenke (G_i) angeordneten Medienweiche (6) gemeinsam und von der Medienweiche (6) zum jeweiligen Werkzeug (10, 15) separat geführt sind, so dass die Medienleitungen (5, 7 und 5, 8) abwärts der Medienweiche (6) zumindest im Umfang der Beweglichkeit, die das äußere Glied (G₆) des Roboters (3) relativ zu wenigstens einem anderen der Glieder (G_i) aufweist, relativ zueinander beweglich sind.