DE3627706C2 - - Google Patents

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DE3627706C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Fertigungs- und/oder Montagesystem gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Gattungsgemäße Systeme sind im Stand der Technik bekannt. Der Aufsatz "Unkonventionelle Paletten dienen als Hilfsmittel in der Fahrzeugmontage" aus DE-Z "Maschinenmarkt" 91 (1985) 12, Seite 187-190, beschreibt eine Reihe verschiedener Skid-Förderanlagen, die sich mit an Montagestationen angeordneten Robotern zu einem Gesamtsystem ergänzen.
Der Aufsatz "Erste vollflexible Transferstraße" in der DE-Z "Maschine und Werkzeug" 3/1983, Seite 36, beschreibt eine Transferstraße zum Verschweißen von PKW-Bodengruppen mittels entsprechender Roboter, wobei zur Aufnahme des Werkstückes Drehtischanlagen installiert sind.
Im Bereich der Fertigungs- und Montagetechnologien nimmt also der Einsatz von sogenannten Industrierobotern einen immer größeren Platz ein. Entsprechend der Arbeitssystematik dieser Einrichtungen lassen sie sich in eine gewisse Modellpalette einreihen, wobei beispielsweise Röhren-, Linear-, Gelenkarm- und Knickarmgeräte jeweils mit oder ohne Verfahreinheiten die gängigsten und am häufigsten zum Einsatz kommenden Modelle sind.
Im Rahmen einer immer weiter fortschreitenden Automation der Produktion im Maschinenbau wird die flexible Fertigung als ein wettbewerbsfähiger Weg angesehen, der beispielsweise zur Senkung der Rüstzeiten und damit zur Erhöhung der Produktivität, Erhöhung der Qualität, Reduzierung von Fehlern und Ausschuß, Erhöhung der Verfügbarkeit und damit zur Reduzierung der Abhängigkeit von Personal beiträgt sowie weitere Vorteile zur Folge hat.
Flexibilität als notwendige Eigenschaft von Fertigungs- und Montagesystemen hat sich in vielen Unternehmen durchgesetzt. Den kritischen Fragen der Wirtschaftlichkeitskontrolle halten solche flexiblen Einrichtungen aber nur Stand, wenn sie gerade knapp den Flexibilitätsbedarf hinsichtlich der an sie gestellten Aufgaben erfüllen. Ein ungenutztes Leistungsangebot läßt sich daher nicht amortisieren, denn ein zuviel an nicht benötigter Intelligenz treibt den erforderlichen Kapitaleinsatz zum Aufbau solcher Systeme sehr stark in die Höhe.
Ein hoher Kapitaleinsatz ist beispielsweise dann unabdingbar, wenn sogar Montageroboter mit Bildverarbeitungssystemen zur automatischen Überwachung der Montageschritte zum Einsatz kommen (vgl. z. B. DE-Z "Der Konstrukteur" 4/1986, Seite 21).
Mit dem Ziel, stets die optimalen Voraussetzungen für eine flexible und bedarfsgerechte Fertigung und Montage zu schaffen gilt es, Industrieroboter zu entwickeln, mit denen man auf sinnvolle Art und Weise Aufgaben mit höheren Anforderungen erfüllen kann. Dazu gehören auch Aufgaben, die in den Bereich der mechanischen Verarbeitungsverfahren (schleifen, entgraten, schneiden, bohren) gehen. Werden diese Aufgaben von sensor­ geführten Industrierobotern getätigt, so ergeben sich bezüglich der Sensorführung (wegeabhängige bzw. kraftabhängige Steuerung) wegen der zusätzlich auftretenden Verarbeitungskräfte (z. B. Zerspannkräfte) weitere Probleme, wobei auch der zusätzliche Eigengewichtsanteil (Vertikalkomponente) der einzelnen Roboterarme je nach deren Stellung auf die Sensorik sich auswirkt und daher berücksichtigt werden muß.
Konventionelle Roboter nach dem Stand der Technik bestehen häufig aus einer Anzahl von drehbeweglichen oder linear geführten Armen, wobei in der Regel jede Verbindungsstelle einen oder mehrere Freiheitsgrade der Bewegung hat, so daß mit der Anzahl der vorhandenen Arme auch die Anzahl der Freiheitsgrade sich entsprechend aufaddiert. Um für den Einsatz flexibel zu sein, ist jede dieser Grundachsen mit einer Präzi­ sionsführung ausgestattet, dies gilt sowohl für die dafür vorzusehende Mechanik, als auch für die diese Bewegungsabläufe steuernde Sensorik. Dies ist sehr kostenintensiv, so daß die Wirtschaftlichkeit in der Anwendung für diverse Aufgaben auf jeden Fall in Frage zu stellen ist. Da solche, als in sich geschlossene Funktionseinheiten arbeitende Roboter sich auch in einem ihnen zugewiesenen, eigenen Koordinatensystem bewegen, ist zur Durchführung der mit der vorbeschriebenen Präzision ablaufenden Bewegungsabläufe außerdem ein großer programmtechnischer Aufwand verbunden.
Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Fertigungs- und/oder Montagesystem in der Weise weiterzubilden, daß insbesondere die als Werkzeughalterung ausgeführte, an der Montagestation angeordnete zweite Baueinheit bei einem kompakten konstruktiven Aufbau eine Vielzahl von Freiheitsgraden der Bewegung besitzt und aufgrund der Systematik des Aufbaues mit relativ geringem programmtechnischen Aufwand auf die jeweiligen Arbeitsabläufe eingestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst.
Zwar wird mit dem Aufsatz "Flexibles Werkstück-Handhabungssystem" aus DE-Z "Werkstatt und Betrieb" 109 (1976) 1, Seiten 3-7, ein kompakt aufgebautes Werkstück-Handhabungssystem vorgestellt, welches translatorische und rotatorische Bewegungen seiner Einzelelemente (Dreh- und Drehhubeinheit, Greiferkopf, Werkstückgreifer, Schwenk- und Verschiebeeinheit) zuläßt. Wesentlich dabei ist aber, daß es sich lediglich um ein Werkstück-Handhabungssystem handelt, welches letztlich nur dazu dient, verschiedene Teile von einem bestimmten Ort in eine Bearbeitungsmaschine ein- und nach der Bearbeitung an einem anderen Ort wieder abzulegen. Zur Aufnahme und Bewegung von die eigentliche Bearbeitung vornehmenden Werkzeugen ist dieses Handhabungssystem naturgemäß nicht geeignet, so daß allein von daher keine Hinweise aus diesem Stand der Technik ableitbar sind, die den Aufbau des Fertigungs- und/oder Montagesystems nach der Erfindung hätten nahelegen können.
Durch eine Vielzahl möglicher Bewegungsabläufe (Freiheitsgrade) des erfindungsgemäßen Systems ist eine für alle denkbaren Anforderungen ausreichende Flexibilität geschaffen. Die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes hat eine rasche Amortisation der Anlage zur Folge. Die Aufteilung der die Freiheitsgrade bestimmenden Bewegungsachsen auf zwei Baueinheiten mit der jeweils zugeordneten Sensorik ermöglicht eine entsprechende Differenzierung bezüglich Präzision und Steifigkeit der Bewegungsabläufe. Dies ist möglich durch die Aufteilung in beispielsweise einem Transportwagen zugeordnete Grund-Achsen mit einer Genauigkeit von beispielsweise ±1 mm und einer Werkzeughalterung zugeordnete Präzisions-Achsen mit einer beispielsweise um den Faktor 10 höheren Genauigkeit der Bewegungsabläufe. Da jeder Baueinheit ein eigener Regelkreis zugeordnet ist, hält sich insgesamt der regeltechnische Aufwand in Grenzen, wobei diese Regelkreise entsprechend der mechanischen Auslegung des Systems als Grund-Regelkreis bzw. Präzisions-Regelkreis ausgebaut sein können.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die zugehörige Zeichnung zeigt dabei im einzelnen in
Fig. 1 eine Montageanlage für Kraftfahrzeuge mit an einzelnen Stationen vorgesehenen Mon­ tagesystemen,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines dabei verwendeten Montage-Transportwagens,
Fig. 3 ein x-y-z-Diagramm zur Veranschaulichung der Rotations- und Translationsbewegungen,
Fig. 4 eine Werkzeughalterung mit einem ihr zugeord­ neten Grundrahmen,
Fig. 5 eine Werkzeughalterung mit einer von ihr überstreichbaren Arbeitsebene,
Fig. 6 einen möglichen Arbeitsraum bei zusätzlicher Rotation um eine x-Achse,
Fig. 7 einen aus zwei Translationen der Grundeinheit sowie einer Rotation des Grundrahmens um eine z-Achse sich ergebenden Arbeitsraum,
Fig. 8 eine weitere Möglichkeit zur Gestaltung eines Arbeitsraumes, bei der die z-Achse entlang eines Schenkels des Grundrahmens führt,
Fig. 9 einen sich aus einer zusätzlichen Translation des Grundrahmens entlang der y-Achse ergebenden Arbeitsraum und
Fig. 10 eine letzte Möglichkeit für einen sich aus verschiedenen Rotations- und Translationsbewe­ gungen von Grundeinheit und Grundrahmen ergebenden Arbeitsraum.
Fig. 1 zeigt eine Montageanlage für Kraftfahrzeugkarosserien (1) auf einer durch Leitschienen (2) gekennzeichneten Mon­ tagestraße mit Montagestationen (11, 12, 22). Diese Leitschienen (2) dienen dabei auch gleichzeitig der Aufnahme von Leiter­ bahnen, die der Übertragung von Stellbefehlen zu Transportwagen (3) dienen, auf denen die Kraftfahrzeugkarosserien (1) angeord­ net sind. Jede Kraftfahrzeugkarosserie (1) ist dabei beispiels­ weise auf eine Palette (6) aufgesetzt, die selbst wiederum auf einer kugelschalig gelagerten Plattform (4) des Trans­ portwagens (3) befestigt ist. Die Palette (6) könnte ggf. auch entfallen.
Der Transportwagen (3) ist dabei Teil eines aus zwei Baueinheiten sich zusammensetzenden Montagesystems, wobei die weitere Baueinheit von einer, Bearbeitungswerkzeuge tragenden Werkzeug­ halterung (5) gebildet wird. Der Bearbeitungsvorgang an der Kraftfahrzeugkarosserie (1) durch eine Werkzeuggruppe (7) kann beispielsweise, wie gezeigt, durch eine Kamera (8) über­ wacht werden, wobei über eine entsprechende Elektronik damit auch die Bearbeitungsvorgänge im einzelnen gesteuert werden können.
Sowohl der Transportwagen (3) als auch die Werkzeughalterung (5) haben jedes für sich Bewegungsachsen (x, y, z), wobei sowohl das Werkstück (Kraftfahrzeugkarosserie) als auch das Werkzeug (Werkzeuggruppe) verschiedene Translations- und Rotations­ bewegungen entlang dieser bzw. um diese Bewegungsachsen (x, y, z) durchführen können, was letztendlich den Gesamt-Freiheits­ grad des gesamten Montagesystems bestimmt.
Moderne Fertigungs- und/oder Montageroboter, wie beispielsweise die häufig verwendeten Knickarmgeräte weisen in der Regel analog der Anzahl der unabhängig voneinander bewegbaren Arme eine große Anzahl von Bewegungsachsen auf, die den Gesamt­ freiheitsgrad des Roboters bestimmen und ihn aufgrund dieser Flexibilität für eine große Anzahl von Bearbeitungsvorgängen geeignet machen. Da bei einem solchen Montagesystem sämtliche Bewegungen der einzelnen Arme quasi "In-Reihe" geschaltet sind, ist es erforderlich, die Bewegungsachsen jeweils als Präzisions-Achsen auszuführen, damit aufgrund der Aufsummierung von Toleranzen nicht eine insgesamt unzulässige Toleranz bei Bewegungs- und Bearbeitungsvorgängen die Folge ist. Ent­ sprechend kompliziert ist die dafür zugrunde liegende Elektro­ nik.
Das vorliegende Montagesystem wendet sich von diesem Grundprinzip ab und teilt praktisch den Roboter in zwei Bearbeitungseinheiten auf. So kann beispielsweise der Transportwagen (3) mit einer Anzahl von möglichen Translationen und Rotationen entlang bzw. um Bewegungsachsen (x, y, z) mit jeweils einer Genauig­ keit von beispielsweise ±1,0 mm oder einer noch größeren Toleranz ausgestattet sein. Die Werkzeughalterung (5) ihrerseits kann ebenfalls eine Anzahl von Translationen und Rotationen entlang bzw. um Bewegungsachsen (x, y, z) in sich vereinigen, die beispielsweise mit einer um den Faktor 10 höheren Genauig­ keit ablaufen. Mit einer beispielsweise an der Werkzeuggrup­ pe (7) angeordneten und während eines Bearbeitungsvorganges mit der Kraftfahrzeugkarosserie (1) in Kontakt stehenden Sensorik, die entsprechend feinfühlig die Bewegungen der Werkzeughalterung (5) steuert, ist eine den Erfordernissen gemäße Bearbeitungsqualität möglich.
Jeder der Bearbeitungseinheiten (Transportwagen, Werkzeug­ halterung) des Montagesystems soll ein gesonderter Regelkreis zugeordnet sein. Diese können ebenfalls sowohl als Grund- Regelkreis und als Präzisions-Regelkreis in Analogie zu den mechanischen Möglichkeiten und Genauigkeiten in der Bewegung der Baueinheiten ausgeführt sein. Während der dem Transportwagen (3) zugeordnete Grund-Regelkreis die mit diesem möglichen Bewegungsabläufe steuert, übernimmt der Präzisions-Regelkreis die Steuerung der Bewegungsabläufe der Werkzeughalterung (5) und damit auch die Korrespondenz mit der zugeordneten, das Werkstück abtastenden Sensorik, die sowohl am Montagesystem selbst als auch in peripheren Baueinheiten installiert sein kann. Sinnvoll ist es dabei, dem Präzisions-Regelkreis gänzlich die beispielsweise von einem Datenträger übermittelte Ver­ fahrenstechnologie zu übertragen, die die einzelnen Bearbei­ tungsvorgänge mit den wesentlichen Parametern (Anpreßkraft, Umdrehungsgeschwindigkeit, Vorschub, Zustellung, Werkzeug­ wechsel usw.) steuert. Die durch den Transportwagen (3) letzt­ lich gebildete weitere Baueinheit des Montagesystems bringt das Werkstück in eine für die Bearbeitung vorher definierte Grundposition. Während des Bearbeitungsvorgangs sollten dort keine Bewegungen stattfinden. Ist die Bearbeitung an einer Montagestation (11) beendet, so befördert der Transportwagen (3) die Kraftfahrzeugkarosserie (1) zu der nächsten Montagesta­ tion (12) und nimmt dort eine neue Grundposition für einen weiteren Bearbeitungsvorgang ein.
Die vorbeschriebenen, den Baueinheiten zugeordneten Regelkreise können dabei entweder vollkommen getrennt voneinander geschaltet sein, wobei aber in Abhängigkeit von der jeweils zu lösenden Aufgabe eine bestimmte Überlappung, ggf. nach einer vorge­ gebenen hierarchischen Ordnung ebenso möglich ist. Die Ausge­ staltung der Regelkreise im Einzelnen richtet sich nach den jeweils zu lösenden Aufgaben des Systems bei der Fertigung und Montage.
Aufbau und Bewegungsmöglichkeiten von Transportwagen (3) und Werkzeughalterung (5) werden nachstehend beschrieben.
Fig. 2 zeigt dabei in einer vergrößerten Darstellung den Transportwagen (3). Die ein Werkstück aufnehmende Palette (6) ist auf der Plattform (4) befestigt, wobei letztere einen Unterbau (9) aufweist, der als Kugelschale (10) ausgeführt ist. Damit ist die Plattform (4) auf einem Lagerblock (13) gelagert, der selbst wiederum sich auf einem Basisrahmen (14) befindet, wobei letzterer Führungsnuten (15) aufweist, mit denen er in den vorbeschriebenen Leitschienen (2) geführt ist. Selbstverständlich könnten die Leitschienen (2) auch im Boden des Montageraumes versenkt sein, so daß der Basisrahmen (14) als Gegenstück hierzu aus seiner Unterseite herausragende damit korrespondierende Führungsschienen oder ähnliches aufwei­ sen könnte. Denkbar wäre auch eine leitdrahtgesteuerte Bewegung des Transportwagens (3), ähnlich den fahrerlosen Flurförderfahr­ zeugen. Dabei müßten aber zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden, um den Transportwagen (3) in die für die Werkstückbear­ beitung erforderliche Sollposition zu bringen. Über hier nicht näher dargestellte Antriebsmittel, die auf konstruktiv sinnvolle Weise in den Transportwagen (3) integriert sind, ist dieser nun über den Basisrahmen (14) in Transportrich­ tung (Pfeil 16) bewegbar. Der aufgesetzte Lagerblock (13) ist mittels entsprechender Stellmotoren in Querrichtung (Pfeil 17) bewegbar und kann zusätzlich eine Rotation (Pfeil 18) um die Vertikalachse (19) der Plattform (4) durchführen. Aufgrund der Kugelschalenlagerung des Unterbaues (9) der Plattform (4) kann diese gegenüber dem Lagerblock (13) in jede beliebige Ebene geneigt (Pfeile 20, 21) werden.
Die so gebildeten Rotations- und Translationsachsen und damit die mit der aufgesetzten Palette (6) möglichen Bewegungen gehen aus dem zugehörigen x-y-z-Diagramm hervor (Fig. 3).
Fig. 4 nun zeigt eine schematisierte Darstellung einer Werkzeug­ halterung (5). Diese besteht zunächst aus einer Grundeinheit (24), die zwei zueinander kreuzförmig angeordnete Werkzeugträger (25) bzw. Rahmenträger (26) aufweist. Der Werkzeugträger (25) verfügt an seinen Enden über Zapfen (27), an denen diverse Werkzeuggruppen (nicht dargestellt) angeflanscht sein können. Für entsprechende Werkzeuggruppen können diese Zapfen (27) gleichzeitig die Antriebswelle bilden. Der Rahmenträger (26) verfügt an seinen Enden über Lagerzapfen (28), die in einander gegenüberliegenden, in eine Basis (33) einmündenden Schenkeln (30, 31) eines Rahmens (32) gelagert sind. Damit können an einer Montagestation (11, 12, 22) z. B. zwei verschiedene Werkzeuggruppen nacheinander in Einsatz gebracht werden.
An der Kreuzungsstelle von Werkzeugträger (25) und Rahmenträger (26) ist eine im Detail nicht näher dargestellte Doppellagerung (34) vorgesehen. Mit dieser ist es möglich, den Werkzeugträger (25) in einer Translationsbewegung entlang dem Rahmenträger (26) mit diesem als Translationsachse zu bewegen, während zusätzlich die Möglichkeit geschaffen ist, den Werkzeugträger (25) in der Doppellagerung (34) vertikal zu bewegen. Die mit einer solchermaßen ausgeführten Werkzeughalterung (5) möglichen Bewegungsabläufe und die dadurch von einer aufge­ setzten Werkzeuggruppe erfaßbaren Arbeitsräume sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist über eine Translation des Werkzeugträgers (25) entlang der x-Achse sowie über eine weitere Translation entlang einer z-Achse mit einer auf dem Zapfen (27) aufgesetzten Werkzeuggruppe eine quadratische oder rechteckförmige Arbeitsebene (38) erfaßbar. Wird diesen Translationsbewegungen (Pfeile 39, 40) eine zusätzliche Rotations­ bewegung (Pfeil 41) des Rahmenträgers (26) um seine Längsachse (x-Achse) überlagert, so entsteht ein Arbeitsraum (42), wie er in Fig. 6 dargestellt ist. Der Rahmen (32) der Werkzeug­ halterung (5) bleibt während dieser Vorgänge in seiner Lage fixiert.
Ein zylinderförmiger Arbeitsraum (43) entsteht aus der bereits vorbeschriebenen Arbeitsebene (38) durch eine zusätzlich überlagerte Drehbewegung (37) des gesamten Rahmens (32) um die durch die Mitte der Basis (33) verlaufende, vertikal gerichtete z-Achse (Fig. 7). Hierfür ist eine entsprechende Lagerung des Rahmens (32) erforderlich, auf die hier im einzelnen aber nicht näher einzugehen erforderlich ist.
Ein wiederum anders gearteter Arbeitsraum (44) ist mit einer Vorgehensweise erreichbar, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist. Dabei ist einer der Schenkel (31) des Rahmens (32) um eine z-Achse drehbar (45), wobei diese Lagerachse als stationär im Montageraum angeordnetes, konstruktiv entsprechend ausgeführ­ tes Element vorliegen kann.
Ein weiterer möglicher Arbeitsraum (47) ist aus Fig. 9 ersicht­ lich. Dieser besitzt eine in etwa quaderförmige Gestalt und ergibt sich neben den bereits bekannten Translationen eine weitere Translation (Pfeil 48) des gesamten Rahmens (32) entlang einer y-Achse. Zu diesem Zweck müssen am Rahmen (32) an geeigneten Stellen entsprechende stationäre Führungen angreifen, auf die hier nicht näher eingegangen wird.
Fig. 10 schließlich zeigt eine letzte Variante zur Erreichung eines wiederum anders gestalteten Arbeitsraumes (49). Dieser ergibt sich aus einer Überlagerung der Vorgehensweisen, wie sie in den Fig. 8 und 9 dargestellt sind. Es findet dabei also sowohl eine translatorische Bewegung des gesamten Rahmens (32) entlang einer y-Achse als auch eine bereits in Fig. 8 gezeigte Rotation (45) um eine versetzte z-Achse statt.
Selbstverständlich sind auch weitere Varianten denkbar (z. B. Drehbewegung des Rahmens (32) um eine entlang der Basis (33) verlaufende x-Achse), so daß durch eine entsprechende Überlage­ rung von Translationen und Rotationen eine Vielzahl von möglichen Arbeitsräumen mit einer aufmontierten Werkzeuggruppe (7) bestreichbar sind. Die hierzu erforderlichen, stationär in der Montageanlage angeordneten Drehachsen und Führungen sind nicht Gegenstand der Erfindung und daher an dieser Stelle auch nicht näher erläutert. Gegebenenfalls wäre denkbar, den Rahmenträger (26) in Längsnuten (29) der Schenkel (30, 31) zu führen, so daß der Vertikalbewegung des Werkzeugträgers (25) in der Doppellagerung (34) eine weitere Vertikalbewegung überlagert werden könnte.
Somit bilden Transportwagen (3) und Werkzeughalterung (5) sich gegenseitig ergänzende Baueinheiten eines erfindungsgemäßen Fertigungs- und/oder Montagesystems. Durch die dabei vorgesehene Vielzahl von Bewegungsachsen, die den einzelnen Baueinheiten zugeordnet sein können und auch in ihren mechanischen Eigen­ schaften von unterschiedlicher Güte sein können, ist ein insgesamt flexibles und den gegebenen Erfordernissen Rechnung tragendes System geschaffen. Selbstverständlich kann sowohl der Transportwagen (3) als auch die Werkzeughalterung (5) in konstruktiv abgewandelter Form ausgeführt sein, ohne dabei den Rahmen des erfindungsgemäßen Systems zu verlassen.

Claims (12)

1. Fertigungs- und/oder Montagesystem für die Herstellung von Aggregatebauteilen oder deren Montage zu Maschinen oder anderen Funktionseinheiten mit miteinander verbundenen Systemelementen, die die Bewegungsfreiheitsgrade des Fertigungs- und/oder Montagesystems für die Werkstückbearbeitung bestimmen, mit einer dem Werkstücktransport zu Montagestationen dienenden ersten Baueinheit und einer als Werkzeughalterung ausgeführten an einer Montagestation angeordneten zweiten Baueinheit, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundeinheit (24) der Werkzeughalterung (5) als zueinander kreuzförmig angeordneter Werkzeugträger (25) und Rahmenträger (26) ausgeführt ist, die über eine an der Kreuzungsstelle vorgesehene Doppellagerung (34) miteinander verbunden sind, und daß der Werkzeugträger (25) an seinen Enden über Zapfen (27) zur Aufnahme von Werkzeugeinheiten (7) verfügt, während der Rahmenträger (26) an seinen Enden mit Lagerzapfen (28) versehen ist, die in einander gegenüberliegenden, in eine Basis (33) einmündenden Schenkeln (30, 31) eines Rahmens (32) gelagert sind.
2. Fertigungs- und/oder Montagesystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (27) an den Enden des Werkzeugträgers (25) als Antriebswellen ausgeführt sind.
3. Fertigungs- und/oder Montagesystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (30, 31) Längsnuten (29) aufweisen, in denen die Lagerzapfen (28) des Rahmenträgers (26) längsbeweglich geführt sind.
4. Fertigungs- und/oder Montagesystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Rahmen (32) entlang einer Achse (y) bewegbar ist, die die von den Schenkeln (30, 31) und der Basis (33) des Rahmens (32) gebildete Ebene rechtwinkelig schneidet.
5. Fertigungs- und/oder Montagesystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Achse (z) für eine Rotationsbewegung (37) des Rahmens (32) durch die Mitte der Basis (33) verläuft.
6. Fertigungs- und/oder Montagesystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rotationsachse für den Rahmen (32) entlang der Basis (33) verläuft.
7. Fertigungs- und/oder Montagesystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vertikal verlaufende Achse (z) entlang eines Schenkels (30, 31) des Rahmens (32) verläuft.
8. Fertigungs- und/oder Montagesystem nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Werkzeughalterung (5) angebrachte Werkzeuggruppen (7) mit Sensoren zur Abtastung des Werkstückes während der Bearbeitung ausgestattet sind.
9. Fertigungs- und/oder Montagesystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Baueinheit (3, 5) ein gesonderter elektronischer Regelkreis zugeordnet ist, die jeweils als Grund-Regelkreis und Präzisions-Regelkreis in Analogie zu den mechanischen Möglichkeiten und Genauigkeiten in der Bewegung der Baueinheiten (3, 5) ausgeführt sind.
10. Fertigungs- und/oder Montagesystem nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundregelkreis die Bewegungsabläufe eines Transportwagens (3) steuert, einschließlich dem Werkstücktransport entlang der Leitschienen (2) im Montageraum, während der Präzisionsregelkreis die Bewegungsabläufe der Werkzeughalterung (5) steuert und dabei die Korrespondenz mit der zugeordneten, das Werkstück abtastenden Sensorik übernimmt, wobei der Präzisionsregelkreis auch die von einem Datenträger übermittelte Verfahrenstechnologie für die einzelnen Bearbeitungsvorgänge mit den wesentlichen Parametern verarbeitet.
11. Fertigungs- und/oder Montagesystem nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Grund- und Präzisions-Regelkreis voneinander unabhängig geschaltet sind.
12. Fertigungs- und/oder Montagesystem nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Grund- und Präzisions-Regelkreis nach einer vorgegebenen hierarchischen Ordnung einander zugeordnet sind, wobei vorzugsweise der Grund-Regelkreis in die Systematik des Präzisions-Regelkreises integriert ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10101310A1 (de) * 2001-01-12 2002-07-25 Alfing Montagetechnik Gmbh Bearbeitungssystem und Werkzeugeinheit zur Bearbeitung von Werkstücken

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3940635C1 (en) * 1989-12-08 1991-03-07 Audi Ag, 8070 Ingolstadt, De Workpiece pallet for assembly line - has clamping bars extending parallel to swivel axis
US5203811A (en) * 1990-06-21 1993-04-20 Mazda Motor Corporation Method of positioning a door in an automobile body structure
US5150624A (en) * 1991-02-01 1992-09-29 Kaczmarek James S Method of calibrating a rotary tool unit for an assembly line
EP0558877A1 (de) * 1992-03-03 1993-09-08 OFFICINE MECCANICHE VARINELLI S.p.A. Halte- und Positionierungsvorrichtung zum vertikalen Räumen von Schaufellaufrädern
US5703796A (en) * 1996-07-11 1997-12-30 Ford Global Technologies, Inc. Driveline alignment apparatus and method
DE19706345C2 (de) * 1997-02-19 2001-04-19 U F P Gmbh Aufsatz für ein Flurförderzeug und Flurförderzeug
DE102009019964A1 (de) * 2009-05-02 2010-11-11 Thyssenkrupp Drauz Nothelfer Gmbh Anlage zur Montage von Karosserieteilen
DE102010051789A1 (de) * 2010-11-18 2012-05-24 GM Global Technology Operations LLC Fertigungsring mit einem Aufrüststrang und einem Hochzeitsstrang
CN108311903A (zh) * 2018-03-30 2018-07-24 科德数控股份有限公司 卧式五轴加工中心的分体工作台
CN109839557A (zh) * 2019-01-14 2019-06-04 普联技术有限公司 自动化测试系统、方法及测试平台

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10101310A1 (de) * 2001-01-12 2002-07-25 Alfing Montagetechnik Gmbh Bearbeitungssystem und Werkzeugeinheit zur Bearbeitung von Werkstücken
DE10101310B4 (de) * 2001-01-12 2005-09-15 Alfing Montagetechnik Gmbh Bearbeitungssystem und Werkzeugeinheit zur Bearbeitung von Werkstücken
US7086143B2 (en) 2001-01-12 2006-08-08 Alfing Montagetechnik Gmbh Machining system and tool unit for the machining of workpieces

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