ES2818918T3 - Unión de componentes sin marcos de fijación - Google Patents

Abstract

Un método de unión de componentes, en donde a) un dispositivo de retención (1; 31) sostiene un primer componente (10), b) un robot de posicionamiento (2; 2, 5) posiciona un segundo componente (20) con respecto al primer componente (10) en una posición de unión y presiona contra el primer componente (10) en la posición de unión, c) los componentes (10, 20) se fijan entre sí en la posición de unión por medio del robot de posicionamiento (2; 2, 5) al hacer contacto solo con los componentes (10, 20), d) y los componentes (10, 20) se unen entre sí en la posición de unión determinada solo por el contacto del componente, en donde e1) el primer componente (10) está provisto de una primera marca (11; 12; 13; 14) en un punto de marcado y el segundo componente (20) está provisto de una segunda marca (21; 22; 23; 24) en un punto de marcado que es preferentemente congruente con el punto de marcado del primer componente (10), e2) las marcas (11, 21; 12, 22; 13, 23; 14, 24) son detectadas por un sensor (8) durante el posicionamiento de los componentes (10, 20), e3) se determina la posición que ocupa la primera marca (11; 12; 13; 14) con respecto a la segunda (21; 22; 23; 24), e4) el o los robots (1; 1, 2; 2, 5) colocan o posicionan los componentes (10, 20) en la posición de unión en función de la posición relativa determinada de las marcas (11, 21; 12, 22; 13, 23; 14, 24), en donde e5) los puntos de marcado se ponen en contacto entre sí en la posición de unión e6) y la posición que asume la primera marca (11; 12; 13; 14) con respecto a la segunda marca (21; 22; 23; 24) se detecta y determina sensorialmente en el contacto de los puntos de marcado.

Description

DESCRIPCIÓN

Unión de componentes sin marcos de fijación

La invención se refiere a un método para unir componentes, en el que un dispositivo de retención sostiene un primer componente, un robot de posicionamiento posiciona un segundo componente con respecto al primer componente en una posición de unión y presiona contra el primer componente en la posición de unión, el robot de posicionamiento fija entre sí los componentes mediante contacto solo de los componentes en la posición de unión, y los componentes se unen entre sí en la posición de unión determinada mediante contacto solo de los componentes, en donde el primer componente está provisto de una primera marca en un punto de marcado y el segundo componente está provisto de una segunda marca en un punto de marcado que es preferentemente congruente con el punto de marcado del primer componente, las marcas son detectadas por un sensor durante el posicionamiento de los componentes, y en donde se determina la posición que asume la primera marca en relación con la segunda marca, y el robot o los robots colocan o posicionan los componentes en la posición de unión en función de la posición relativa determinada de las marcas.

Las carrocerías de los automóviles ensambladas a partir de partes de la carrocería se fijan para su unión en la producción en serie, generalmente por medio de un marco de fijación que está dispuesto en una estación de geometría a lo largo de una línea de producción y al que se incorporan las carrocerías fijadas en el ciclo de producción en serie. Ejemplos de este tipo de fijación se conocen de las patentes núm. DE 19533389 B4 y EP 1015299 B1.

La patente alemana núm. De 102004012592 B4 describe un método y un dispositivo para el posicionamiento preciso de los componentes a unir por medio de un robot. Zum Spannen zweier Bauteile werden zwei Roboter verwendet, von denen jeder eine Bauteilgreifeinheit tragt. Cada uno de los dos componentes a unir es recogido por una de las unidades de agarre, que se posicionan con precisión una con respecto a la otra y se acoplan mecánicamente entre sí. Cuando las unidades de agarre se posicionan y se acoplan, los componentes sostenidos por ellas se posicionan automáticamente de manera precisa entre sí para su unión. En el estado acoplado, las unidades de agarre forman un marco de fijación que, a diferencia del marco de fijación estacionario de las estaciones de geometría convencional, se mueve en el espacio con los componentes fijados, por lo que los dos robots se controlan de acuerdo con el llamado principio maestro-esclavo.

En el marco de fijación, tanto el marco de fijación estacionario como el móvil, los componentes que se van a unir están firmemente fijados entre sí, como ya implica el término "marco de fijación", fijados firmemente en el marco. Debido a las inexactitudes geométricas de los componentes, por ejemplo debido a las inevitables tolerancias y también a las dimensiones que a veces no se toleran en absoluto, los componentes se deforman elásticamente durante el método de fijación y, por lo tanto, muestran un comportamiento de abertura de resorte, es decir, retornan elásticamente, una vez que se une y se libera el marco de fijación. Otro problema es el desgaste de los elementos de posicionamiento del marco de fijación o de las piezas del marco de fijación. Las espigas de posicionamiento de los marcos de fijación se desgastan debido a la fricción, por ejemplo cuando se recogen los componentes. Por consiguiente, se reduce la precisión del posicionamiento.

Otro ejemplo de este método se describe en la patente de los Estados Unidos núm. US 6 617 607 B2, que utiliza puntos de marcado en o sobre las cámaras, herramientas o al menos un componente para alinear dos partes que se deben unir entre sí. Otros métodos de unión que no requieren marcas se muestran en las patentes núm. US 5 155 690 A, die US 5889925 A y DE 102004049332 A1.

Uno de los objetivos de la invención consiste en reducir la distorsión y el peligro de agrietamiento del ensamblaje de componentes unidos.

Este objetivo se logra con un método que tiene las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 1 se refieren a la mejora ventajosa del método revelado en la reivindicación 1.

La invención se refiere a un método de unión de componentes en el que un robot de retención sostiene un primer componente en el espacio, en donde la fijación puede implicar el movimiento del componente sostenido en el espacio. Un robot de posicionamiento posiciona un segundo componente en el espacio en relación con el primer componente en una posición de unión en la que los componentes se fijan entre sí para su unión. Preferentemente, el robot de retención sostiene el primer componente absolutamente quieto en el espacio, aparte de los movimientos inevitables en el espacio, por ejemplo debido a la elasticidad del brazo de un robot, hasta que los componentes se fijan entre sí en la posición de unión. Los dos robots operan preferentemente en un modo maestro-esclavo, en el que el robot de retención funciona como maestro de movimiento y el robot de posicionamiento como esclavo de movimiento. Se entiende por posición de unión una posición que los componentes asumen entre sí durante la unión. El término "posición" incluye la ubicación y la orientación, siempre y cuando no resulte un significado limitado del contexto concreto correspondiente. En cualquier caso, los componentes se posicionan entre sí en términos tanto de ubicación como de orientación cuando asumen la posición de unión. La posición de unión puede ser estacionaria en el espacio de trabajo de los robots. Sin embargo, una ventaja de la fijación por medio de robots es que la posición de unión en el espacio de trabajo también se puede cambiar, en donde la posición de unión entre sí de los componentes es mantenida por los robots que ejecutan los correspondientes movimientos coordinados.

El uso de un robot de retención en la ingeniería automotriz es particularmente adecuado para unir partes de la carrocería y piezas añadidas o incorporadas de estructuras parciales, por ejemplo, una puerta, un techo corredizo o un panel trasero formado por una parte interior y otra exterior. Para la unión de una carrocería, se utiliza preferentemente un dispositivo de retención en lugar del robot de retención, que es más estable o está disponible en una línea de producción de la fábrica y se utiliza allí para transportar un conjunto de suelo de una carrocería y, después de la unión, para continuar transportando la carrocería unida. En particular, tal dispositivo de retención puede formar un soporte sobre el que descansa con su peso o se puede fijar el conjunto del piso o la carrocería.

De acuerdo con la invención, los componentes se fijan entre sí en la posición de unión mediante contacto solo de los componentes, en ese sentido se presionan uno contra otro, y se unen entre sí en la posición de unión determinada mediante contacto solo de los componentes. No se utiliza ningún marco de fijación para fijar los componentes, que pudiera forzar los componentes y crear tensiones mecánicas en estos, cuyo tamaño dependería de la precisión de la forma de los componentes no solo en comparación con los componentes entre sí, sino también con respecto al marco de fijación. En la medida en que los componentes se desvían de una forma nominal, solo se producen tensiones en el estado fijo o el ensamblaje unido debido a la cohesión de los componentes. Estas tensiones son menores que las tensiones en un compuesto cuyos componentes se fijaron en un marco de fijación y no solo entre ellos durante la unión. En el método de acuerdo con la invención, las desviaciones de la forma nominal también pueden compensarse en cierta medida entre los componentes, lo que no es posible con un marco de fijación, ya que las desviaciones también existen siempre en relación con el marco de fijación, que debe considerarse no deformable. Para la fijación, los componentes se presionan preferentemente unos contra otros solo a lo largo de un eje, pero en principio también se pueden fijar entre sí por medio de fuerzas de presión que actúan en diferentes direcciones.

Otra ventaja de la fijación sin marco de fijación es que se elimina el desgaste de los medios de posicionamiento. Al fijar los componentes en un marco de fijación, las piezas del marco de fijación se posicionan unas con respecto a otras por medios de posicionamiento que interactúan por adherencia de forma, por ejemplo, mediante espigas de posicionamiento y orificios o hendiduras de posicionamiento que interactúan con las espigas. Ese medio de posicionamiento está sometido a un considerable desgaste, que se evita con la invención.

La invención es adecuada para fijar componentes de gran superficie, no absolutamente rígidos, en particular estructuras arqueadas tridimensionalmente fabricadas de material plano, por ejemplo estructuras de chapa. Estos componentes tienen una considerable elasticidad de forma y se pueden deformar considerablemente cuando se fijan en el marco. Esas estructuras se unen en la construcción de vehículos, por ejemplo, las partes de la carrocería para formar el casco y las partes de las carrocerías compuestas que se montan y se desmontan de varias estructuras parciales, como puertas, capós, techos corredizos y portones traseros. Además de la construcción de automóviles, cabe mencionar la construcción de aeronaves, la construcción de vehículos ferroviarios, la construcción de barcos y buques, donde también se unen las estructuras de los cascos. Aunque la invención se utiliza preferentemente en la construcción de vehículos, no se limita a este sector. Sin embargo, las ventajas de la invención son mayores en la industria automotriz y sobre todo en la producción en serie.

Otro objetivo de la invención es un dispositivo para colocar componentes que se van a unir, preferentemente para poner en práctica el método. El dispositivo consta de un robot de retención con una primera herramienta de agarre para el primer componente, un robot de posicionamiento con una segunda herramienta de fijación para el segundo componente y un control para el robot de posicionamiento. Los robots pueden estar equipados cada uno con su propio sistema de control o se puede proporcionar un sistema de control común a los robots. En lugar o además del robot de retención, el dispositivo de retención del primer componente puede incluir otro dispositivo de retención como se ha descrito anteriormente. El robot de posicionamiento está ventajosamente equipado con una conexión a un brazo robótico para el acoplamiento y desacoplamiento automático de su herramienta de agarre. Si se pretende posicionar varios robots, como el robot de retención y el robot de posicionamiento o varios robots de posicionamiento, esto se aplica preferentemente a cada uno de estos robots. En particular, los robots pueden ser robots industriales con una base fija y un brazo robótico que se mueve en el espacio, preferentemente en los seis grados de libertad y que está provisto de la conexión en su extremo libre. La herramienta de agarre o cada una de las varias herramientas de agarre tiene una estructura de soporte para su conexión al robot y una pinza dispuesta en la estructura de soporte para agarrar el correspondiente componente, por ejemplo una pinza de succión. Preferentemente, en la estructura de soporte se disponen varias pinzas, preferentemente de succión, para sostener componentes de gran superficie en varios puntos.

El sistema de control está configurado para controlar el robot de posicionamiento de tal manera que ponga en contacto el segundo componente fijado por su herramienta de agarre con el primer componente y lo posicione con respecto al primer componente en una posición de unión determinada por el contacto de solo los componentes y lo fije contra el primer componente. El dispositivo es adecuado para poner en práctica el método de acuerdo con la invención, al menos para la parte del método relativa al posicionamiento y fijación de los componentes.

Para la colocación de componentes más grandes, por ejemplo una pieza lateral de una carrocería, es ventajoso que ese segundo componente sea sostenido por varios robots de posicionamiento al mismo tiempo. Los robots de posicionamiento son controlados por el sistema de control de manera coordinada con respecto a la secuencia de movimiento, de modo que juntos posicionan el segundo componente con respecto al primero en la posición de unión, presionan contra el primer componente de manera coordinada y, por lo tanto, se fijan en contacto solo de los componentes. El sistema de control se puede dividir funcional o espacialmente en unidades de control, por ejemplo, una unidad de control por cada robot y una unidad de control de nivel superior para coordinar los movimientos de varios robots. En la medida en que las características se revelan solo en relación con un robot de posicionamiento, esto también se hace de manera representativa para cada robot de posicionamiento adicional, por lo que para poner en práctica el método los robots de posicionamiento y sus equipos pueden ser ventajosamente, pero no necesariamente, iguales.

La herramienta de agarre está preferentemente configurada de tal manera que sostiene el componente asignado solo por la parte posterior, en dirección contraria al otro componente correspondiente. Por lo tanto, no forma ningún contorno de interferencia para la(s) herramienta(s) de unión. En este sentido, también es aconsejable que ninguna estructura de la herramienta de agarre sobresalga del componente fijado en dirección al otro componente, lo que puede lograrse fácilmente debido a la fijación sin marco de fijación. Si se utilizan varios robots para el posicionamiento, lo planteado se aplica a cada una de las herramientas de agarre.

En una mejora. el dispositivo también incluye una o más herramientas de unión, por ejemplo, herramientas de soldadura o de pegado. La(s) herramienta(s) de unión también puede(n) estar dispuesta(s) en un brazo de un robot y por lo tanto puede(n) ser móvil(s) o estacionaria(s) en el espacio. La palabra "o" se entiende por la invención en el sentido lógico habitual de "incluido o", es decir, incluye tanto el significado de "ya sea ... o" así como el significado de "y", a menos que el contexto concreto permita exclusivamente un significado limitado. En el caso de varios instrumentos de unión, esto significa que estos instrumentos de unión i) pueden ser todos móviles o en su lugar ii) pueden ser todos estacionarios o iii) uno o más de los instrumentos de unión pueden ser móviles y otro o más de los instrumentos de unión pueden ser estacionarios.

Uno de los robots, preferentemente el robot de posicionamiento, puede ser ventajosamente un robot sensorial táctil. En esa mejora, tiene un sensor para detectar una fuerza con la que los componentes se aprietan unos contra otros. El sensor, también llamado en lo adelante sensor de fuerza, puede estar dispuesto en el robot, por ejemplo en una articulación del robot. Alternativa o adicionalmente a un sensor puro, un motor del robot puede servir como sensor de fuerza utilizando su consumo de corriente como señal del sensor. El sensor de fuerza puede estar situado en la conexión para la herramienta de agarre o en una segunda conexión del robot por separado junto a la herramienta de agarre o, en su lugar, también en el área de conexión entre el robot y la herramienta de agarre, o en la herramienta de agarre. Se prefiere que esté dispuesto en la herramienta de agarre, especialmente una disposición en o cerca de un punto de contacto de los componentes. El sensor de fuerza está dispuesto de manera que el componente sostenido por el robot sensor sea presionado contra el otro componente por el sensor, es decir, el sensor está dispuesto en el flujo de fuerza entre el robot y el componente sostenido por la herramienta de agarre, preferentemente entre la herramienta de agarre y el componente. De esta manera, una pinza de la herramienta de agarre que sostiene el componente puede apoyarse en la estructura de soporte de la herramienta de agarre a través del sensor de fuerza. El sensor de fuerza también puede estar dispuesto en la estructura de soporte o separado de la pinza. Por ejemplo, el sensor puede formarse como una celda de carga con un medidor de tensión o como un sensor de presión de fluidos.

El sensor de fuerza está conectado al sistema de control del robot. Suministra una señal que representa la fuerza de presión de contacto, que el sistema de control compara con un valor objetivo para la presión de contacto. Si al presionar la fuerza de prensado alcanza el valor teórico, la fuerza de prensado se mantiene en este valor hasta que los componentes se hayan fijado permanentemente en la posición de unión relativa mediante el proceso de unión. En lugar del robot de posicionamiento, el robot de retención también puede convertirse en un robot sensor como se describe anteriormente. En principio, ambos robots pueden ser también robots sensores en el sentido descrito anteriormente. Sin embargo, es preferible desarrollar solo uno o más robots de posicionamiento en un robot sensor si éste o éstos realizan los movimientos necesarios para el posicionamiento en la posición de unión.

En las modalidades preferidas, en una de las herramientas de agarre, preferentemente el robot de posicionamiento, se dispone un émbolo, que presiona el componente sostenido por la herramienta de agarre contra el otro durante la fijación. El émbolo se apoya en la herramienta de agarre para que pueda moverse en la dirección de una presión de contacto que pueda ejercer sobre el componente. En la herramienta de agarre se puede colocar un dispositivo de accionamiento del émbolo para extender y retraer el émbolo, por ejemplo un motor eléctrico o una unidad neumática. Además o en su lugar, puede estar apoyado elásticamente por un resorte mecánico o gas comprimido, preferentemente aire comprimido. Sin embargo, el émbolo también puede ser simplemente rígido, inamovible. Durante la fijación, el émbolo está preferentemente solo en contacto a presión con el componente, mientras que una o preferentemente varias pinzas sostienen el componente, con la ventaja de que también pueden mantener el componente suspendido. El émbolo se fabrica preferentemente como una piedra contorneada, que tiene la forma de un extremo libre para que coincida con la forma del componente en el punto de contacto.

En las modalidades preferidas, el émbolo actúa sobre un transductor de fuerza del sensor de fuerza, de modo que este transductor absorbe la presión de contacto ejercida por el émbolo sobre el componente. El transductor de fuerza puede ser un transductor de presión, especialmente en modalidades en las que el émbolo puede ser impulsado en forma de muelle o accionado por medio de gas comprimido. El transductor también puede ser, por ejemplo, un transductor de calibre extensométrico. Una solución preferida es la colocación básicamente móvil del émbolo, pero con un recorrido tan corto que el émbolo pueda considerarse rígido. La movilidad solo sirve para aplicar la fuerza de reacción de la presión de contacto al transductor de fuerza del sensor de fuerza, por ejemplo un transductor de calibre extensométrico, y de así deformarlo elásticamente. Aunque el émbolo se puede utilizar ventajosamente como elemento de entrada del sensor de fuerza, el prensado por medio del émbolo también es ventajoso en principio y no solo en la doble función como elemento de prensado y elemento de entrada del sensor.

El robot sensor táctil puede estar equipado con un único sensor de fuerza. Preferentemente, sin embargo, se colocan varios sensores de fuerza en diferentes lugares. Pueden ser sensores del mismo tipo, o preferentemente sensores idénticos entre sí. También es posible utilizar sensores de fuerza de diferentes tipos, especialmente sensores de los tipos mencionados anteriormente. Se puede colocar un solo émbolo en la herramienta de agarre. Preferentemente, se proporcionan varios émbolos como se ha descrito anteriormente. Los émbolos pueden ser del mismo tipo o diferentes. Ventajosamente, se disponen a lo largo de una brida de unión del componente, ya sea dentro de la brida de unión o cerca de ella, de modo que presionen el componente contra el otro en puntos cercanos a las lugares, líneas o superficies donde los componentes se unen en la posición de unión.

Los componentes se unen en la posición de unión que mantiene el al menos un robot de posicionamiento, que puede ser estacionario o variable en el espacio, preferentemente en varios puntos, por ejemplo mediante soldadura por puntos. Como alternativa o además de uno o más métodos de unión de materiales, como soldadura, soldeo y encolado, se pueden utilizar también uno o más métodos de unión de otro tipo, en particular el engranado de rodillo, si fuera necesario el remachado o el atornillado. En particular, los componentes se pueden unir en varias operaciones de unión realizadas consecutiva o simultáneamente. Las operaciones de unión pueden ser del mismo tipo o diferentes. Si los componentes se unen en varios procesos de unión diferentes realizados uno tras otro, el dispositivo de retención y el al menos un robot de posicionamiento, mantienen los componentes en la posición de unión al menos durante el primer proceso de unión en el que los componentes están firmemente conectados entre sí de forma geométrica. Los diversos procesos de unión pueden incluir, en particular, una soldadura por puntos de formación geométrica y una soldadura posterior. El dispositivo de retención y el al menos un robot de posicionamiento fijan los componentes, como se ha mencionado anteriormente, al menos durante un primer proceso de unión de formación de geometría, pero también pueden utilizarse ventajosamente para manipular el compuesto resultante durante uno o más procesos de unión posteriores.

Para el posicionamiento, el dispositivo tiene, en las modalidades preferidas, un sensor de posicionamiento conectado al sistema de control para detectar la posición que asumen entre sí los componentes sostenidos. El sensor de posicionamiento puede estar montado en otro robot o incluso estacionario. También se puede colocar en el robot de retención. Preferentemente, sin embargo, se coloca en el robot de posicionamiento. Si se utilizan varios robots de posicionamiento, preferentemente cada uno de estos robots está equipado con al menos un sensor de posicionamiento. El sensor de posicionamiento se puede ubicar en particular en la herramienta de agarre, preferentemente en su estructura de soporte. El sensor es preferentemente un sensor óptico, por ejemplo, un simple sensor de distancia o preferentemente una cámara. El sensor está conectado al sistema de control mediante el procesamiento de la señal, preferentemente el procesamiento de la imagen. El procesamiento de la señal puede ser parte integral del sensor o del sistema de control o puede proporcionarse como un módulo separado. El dispositivo puede tener dos o más sensores de posicionamiento a los que en cada caso se aplica lo anterior.

El procesamiento de la señal del sensor o de los sensores de posición puede ser parte integral del sistema de control. Alternativamente, se puede colocar un dispositivo de procesamiento de señales en el robot de posicionamiento, en particular en su herramienta de agarre. Las colocaciones ventajosas de un sensor óptico con un dispositivo de procesamiento de imágenes dispuesto en el robot, preferentemente en la herramienta de agarre y aún más preferentemente directamente en el sensor se conocen de las patentes alemanas núm. DE 102006003555 A1 y DE 10 2006003556 B, que se toman como referencia para este tipo de mejora del sensor de posicionamiento.

Para posicionar los componentes uno con respecto al otro, se pueden medir los contornos adecuados de los componentes. El posicionamiento tiene una importancia considerable en la construcción de vehículos. En la ingeniería automotriz, por ejemplo, la precisión es necesaria sobre todo para los bordes visibles. Para el posicionamiento en la posición de unión, se pueden medir los bordes en cuestión y su posición relativa entre sí puede determinar la posición de unión. En muchos casos, los contornos presentes en los componentes están tan separados entre sí, que la detección tarda mucho o requiere varios sensores y por tanto un procesamiento de señales y datos complejo. Resulta un problema si los componentes solo tienen un bajo nivel de fidelidad de forma, es decir, si la posición de un borde crítico u otro punto del componente que es decisivo con respecto a la precisión varía de un componente a otro.

Por consiguiente, en las modalidades preferidas, el primer componente está provisto de una primera marca en un punto de marcado y el segundo componente de una segunda marca en un punto de marcado. Las marcas son detectadas por el sensor de posicionamiento cuando se posicionan los componentes. Se determina la posición que ocupa el primer marca en relación con el segundo marca y los componentes se colocan en la posición de unión en función de la posición relativa determinada de las marcas. Preferentemente, el robot o los robots ponen en contacto los puntos de marca de los componentes en la posición de unión. En esta modalidad, las marcas están dispuestas en el área de contacto de los componentes y la posición que asume la primera marca con respecto a la segunda marca es detectada por los sensores al menos también en el contacto de los puntos de marcado.

Preferentemente, las marcas están diseñadas y los puntos de marcado de los componentes se seleccionan de tal manera que la marca del primer componente y la marca asociada del segundo componente puedan ser detectadas simultánea y completamente por un solo sensor de posición al menos en la posición de unión.

La invención también se dirige a un sistema de primer y segundo componentes del tipo descrito, que están provistos cada uno de ellos de al menos una marca para simplificar y aumentar la precisión del posicionamiento, el primer componente en un punto de marcado con una primera marca y el segundo componente en un punto de marcado con una segunda marca. Ventajosamente, las marcas están diseñadas y los puntos de marcado se seleccionan de tal manera que un solo sensor puede detectar completa y simultáneamente las marcas asociadas entre sí pueden, al menos en la posición de unión de los componentes. Además, en modalidades preferidas se diseñan de tal manera que a partir de su posición relativa entre sí, se puede determinar la posición relativa de los puntos de marcado con respecto a dos ejes de traslación y preferentemente también con respecto a un eje de rotación ortogonal a los ejes de traslación.

El segundo componente tiene preferentemente una forma congruente con el punto de marcado del primer componente en el área de su punto de marcado. En particular, los puntos de marcado pueden ser planos. Los puntos de marcado están situados preferentemente en el área de contacto de los componentes. Una forma congruente de los puntos de marcado tiene la ventaja de que los puntos de marcado con las marcas pueden estar planos uno encima del otro en la posición de unión de los componentes y las marcas tienen entonces la menor distancia posible en la dirección de profundidad del sensor.

En las modalidades preferidas, las marcas son lineales. Pueden tener forma de pasaje en el componente correspondiente, por ejemplo, como un orificio redondo o como un polígono o una muesca en un borde del componente en cuestión. Las marcas lineales son los bordes de tales marcas o, en el caso de un orificio redondo o una muesca redonda en el borde, el borde circundante, que también forma o forman la marca real que es detectada por el sensor de posicionamiento. Alternativamente, se puede aplicar una o ambas marcas a la superficie del componente en cuestión, preferentemente como marca de referencia o como un código de barras compuesto de varias marcas parciales de referencia. Si una o ambas marcas están compuestas cada una de varias marcas parciales de referencia como un código de barras, se prefieren las líneas rectas para las marcas parciales de referencia individuales, y las varias marcas parciales de referencia de la marca compuesta apuntan preferentemente en ángulo una con respecto a la otra. Las marcas de referencia individuales o las marcas compuestas de marcas parciales de referencia también se pueden formar como una hendidura.

Si los componentes se presionan entre sí en al menos tres puntos paralelos a este eje de rotación en la posición de unión, la posición de unión ya está determinada si los componentes fueran rígidos. En el caso de los componentes que no son torsionalmente rígidos y a cuyo posicionamiento y fijación está dirigida principalmente la invención, cada uno de estos componentes están provistos preferentemente de marcas del tipo mencionado en dos o, si fuera apropiado, incluso más puntos de marcado. Sin embargo, dos o más pares, cada uno de los cuales consiste en una primera marca del primer componente y una segunda marca asociada del segundo componente, que son marcas del tipo mencionado anteriormente, también son ventajosas porque las marcas a los efectos de la detectabilidad simultánea solo tienen una extensión muy pequeña en comparación con el tamaño de los componentes, por lo que los puntos de marcado son solo pequeñas áreas de los componentes. Por consiguiente, las desviaciones relevantes de la posición de unión relativa de los componentes en su conjunto solo pueden ir acompañadas de desviaciones comparativamente pequeñas en las marcas, que en casos desfavorables ya no pueden ser detectadas por la tecnología de medición.

Las modalidades ventajosas también se describen en las reivindicaciones dependientes y sus combinaciones.

A continuación, se explican ejemplos de modalidad de la invención a partir de las figuras. Las características descritas en los ejemplos de modalidad individualmente y en cada combinación de características, el objeto de las reivindicaciones y también las modalidades antes descritas son ventajosas. Se muestran:

En la figura 1, un primer ejemplo de modalidad de un dispositivo de acuerdo con la invención para colocar componentes en una posición de unión;

En la figura 2, un sensor para detectar una fuerza con la que los componentes se presionan entre sí en la posición de unión;

En la figura 3, un primer ejemplo de modalidad de los componentes en la posición de unión y con marcas;

En la figura 4,

un segundo ejemplo de modalidad de los componentes en la posición de unión y con marcas;

En la figura 5, un tercer ejemplo de modalidad de los componentes en la posición de unión y con marcas;

En la figura 6, un cuarto ejemplo de modalidad de los componentes en la posición de unión y con marcas; y En la figura 7; un segundo ejemplo de modalidad de un dispositivo de acuerdo con la para colocar componentes en una posición de unión.

La figura 1 muestra un primer ejemplo de modalidad de un dispositivo para colocar dos componentes 10 y 20 uno con respecto al otro en una posición de unión y fijarlos en la posición de unión uno con respecto al otro. El dispositivo consta de un robot de retención 1, que sostiene el componente 10 libremente en el espacio mediante una herramienta de agarre 6 y puede moverlo en el espacio mientras lo sostiene. Comprende además un robot de posicionamiento 2, que sostiene el componente 20 libremente en el espacio por medio de una herramienta de agarre 6 y lo posiciona en la posición de unión con respecto al componente 10. Los robots 1 y 2 son controlados por un sistema de control 9 en modo maestro-esclavo, por lo que en el caso del ejemplo se supone que el robot 1 es el maestro de guía de movimiento y el robot 2 el esclavo de guía de movimiento.

Los robots 1 y 2 están colocados fijos en una estación de trabajo común. Cada uno de ellos tiene una base fija y un brazo robótico que se proyecta desde esta base y puede moverse en los seis grados de libertad del espacio. Las herramientas de agarre 6 se fijan al extremo del brazo del correspondiente robot 1 y 2, preferentemente mediante conexiones que permitan el acoplamiento y desacoplamiento automáticos de las herramientas de fijación 6 y que dispongan de los medios de fijación mecánica necesarios para ello y, convenientemente, también de las conexiones de medios necesarios para el funcionamiento de la correspondiente herramienta de fijación 6, por ejemplo, para el aire comprimido, la energía eléctrica y la transmisión de señales.

Los componentes 10 y 20 tienen una superficie grande, no son distorsionantes por sí mismos y, en este sentido, son estructuras de revestimiento inestables. En particular, pueden ser estructuras de chapa o tener una o más estructuras de chapa como componentes. El ejemplo de modalidad muestra partes de la carrocería de un automóvil. En el estado unido, los componentes 10 y 20 forman un panel trasero, el componente 10 una estructura externa y el componente 20 una estructura parcial interna del panel trasero.

Cada una de las herramientas de agarre 6 tiene una estructura de soporte con la conexión para el brazo del robot y varias pinzas 7 dispuestas en la estructura de soporte para recoger y sostener el componente 10 o 20. Las pinzas 7 pueden ser mecánicas o, en particular, de succión. También es posible una combinación de al menos una pinza mecánica y una pinza de succión.

Además, los sensores ópticos de posicionamiento 8 están dispuestos en la herramienta de agarre 6 del robot 2 para determinar la posición del segundo componente 20 en relación con el primer componente 10 durante el posicionamiento. Los sensores 8 del ejemplo de modalidad son cámaras. El sistema de control 9 controla los movimientos del robot 2 en función de las señales de medición de los sensores 8.

Además, los dispositivos de unión 3 y 4 están dispuestos en la estación de trabajo. El dispositivo de unión 3 es un robot de procesamiento, que está diseñado de la misma manera que los robots 1 y 2, pero en lugar de una herramienta de agarre en el extremo de su brazo robótico lleva una herramienta de unión, en el ejemplo de modalidad una herramienta de soldadura por puntos. El dispositivo de unión 4 tiene una herramienta de unión estacionaria, por ejemplo, también una herramienta de soldadura por puntos. Si el dispositivo de unión estacionario 4 tiene que unir los componentes 10 y 20, los robots 1 y 2 deben mover de forma coordinada los componentes 10 y 20 hacia la posición de unión del dispositivo de unión 4, mientras que durante la unión por medio del dispositivo de unión 3, la posición de unión en el espacio de trabajo de los robots 1 y 2 puede mantenerse inalterable. Sin embargo, al unirse con la herramienta de unión móvil del dispositivo de unión 3, tanto los componentes 10 y 20, que están fijos entre sí en la posición de unión, como la herramienta de unión también se pueden mover en el espacio de manera coordinada. Los movimientos de los robots 1 y 2 permite mejorar la accesibilidad de la herramienta de unión a la posición de unión o, preferentemente, a las varias posiciones de unión de los componentes 10 y 20. Los robots 1, 2 y 3 o el sistema de control 9 se pueden configurar para unirse simultáneamente con el dispositivo de unión estacionario 4 y el robot de unión 3. De nuevo, el robot 1 se puede controlar y mover como maestro y los robots 2 y 3 como esclavos, mientras que los dos dispositivos de unión 3 y 4 unen al mismo tiempo.

La unidad de control 9 sirve como unidad de control de nivel superior, que controla los robots 1 y 2 durante el posicionamiento y la fijación de los componentes 10 y 20, y también controla el robot 3 de forma coordinada con respecto a los movimientos del robot durante la unión. Además se puede mejorar de tal manera que también controle las operaciones de unión, en el ejemplo de modalidad los procesos de soldadura individuales, es decir, que emita la orden de soldadura correspondiente. En una mejora de ese tipo, la herramienta de unión estacionaria del dispositivo de unión 4 también se puede disponer en el circuito de control del sistema de control 9.

El robot 2 guiado se ha mejorado hasta convertirlo en un robot sensorial táctil, colocando varios sensores en la herramienta de agarre 6, con cada uno de los cuales se puede determinar una fuerza con la que los componentes 10 y 20 se presionan entre sí en la posición de unión. Los sensores están diseñados como sensores de fuerza.

La figura 2 muestra uno de los sensores de fuerza 15 en representación de los otros. El sensor 15 comprende un émbolo 16 y una guía por 17, que guía el émbolo 16 linealmente a lo largo de un eje, que va desde la estructura de soporte de la herramienta de agarre 6 hacia el componente 20 sostenido por la herramienta de agarre 6. El émbolo 16 se apoya de forma resistente en la dirección de su movimiento, por ejemplo mediante un muelle mecánico o neumáticamente. También se apoya en un transductor de fuerza 17 en la estructura de soporte de la herramienta de agarre 6. Por lo tanto, forma el elemento de entrada del sensor 15. El transductor de fuerza 17 está conectado al sistema de control 9. El émbolo 16 también puede apoyarse casi rígidamente solo a través del transductor de fuerza 17 de la herramienta de agarre 6, pero cierto grado de movilidad, aunque pequeño, es ventajoso para cargar el transductor de fuerza 17. Por ejemplo, el transductor de fuerza 17 puede ser un transductor extensométrico. En esa modalidad, la movilidad del émbolo 16 se puede limitar a la medida de la deformación elástica del transductor de fuerza 17. Uno o más émbolos 16 sin transductor de fuerza se pueden colocar adicionalmente en la herramienta de agarre 6.

Durante el posicionamiento de los componentes 10 y 20, el robot 2 presiona el componente 20 contra el componente 10 hasta que se alcance una presión de contacto especificada, que es preferentemente la misma para todos los sensores 15, pero que también se puede especificar individualmente para los sensores 15. Los sensores 15 están dispuestos ventajosamente en la herramienta de agarre 6 de manera que presionen contra la parte posterior del componente 20 cerca o directamente en el área de contacto de los componentes 10 y 20, preferentemente en el área de unión. Además de las pinzas 7, los émbolos 16 también se pueden colocar a mayor distancia de las pinzas 7 en la estructura de soporte de la herramienta de agarre 6. Si las pinzas 7 son pinzas de succión, los émbolos 16 también se pueden colocar dentro de las pinzas de succión, como muestra, por ejemplo, la patente europea núm. EP 1256 421 B1. Sin embargo, en muchas aplicaciones será ventajoso fijar el componente 10 en uno o más primeros lugares mediante una o más pinzas 7 y aplicar los émbolos 16 en uno o más lugares más, preferentemente lo más cerca posible de los puntos de unión. Los émbolos 16 son piedras contorneadas, cada una de las cuales tiene la forma en su extremo libre para que coincida con el contorno local del componente 20 en el punto de contacto.

En las aplicaciones en las que los componentes 10 y 20 solo tienen un bajo grado de precisión de forma pero, por otra parte, se plantean grandes exigencias en cuanto a la colocación exacta en la posición de unión, como suele ocurrir cuando se unen piezas de carrocería o piezas complementarias para las carrocerías de los vehículos, los componentes 10 y 20 están provistos de marcas de coincidencia para la detección óptica por parte de los sensores 8. Esto todavía puede hacerse en una herramienta de moldeo, por ejemplo una prensa de embutición profunda para estructuras metálicas, o en una etapa de procesamiento posterior al moldeo original. En este sentido, los componentes 10 y 20 forman un sistema de componentes que están provistos cada uno de al menos un marca ópticamente detectable específicamente para su posicionamiento en la posición de unión.

En la figura 3 se muestra un primer ejemplo de un par de marcas coincidentes, a saber, una primera marca 11 en una posición de marcado del componente 10 y una segunda marca 21 en una posición de marcado del componente 20. La marca 11 es una marca perforada, al igual que la marca 21. En ambos casos son orificios circulares. Alternativamente, la marca inferior 11, vista desde el sensor 8, podría diseñarse como una línea circular o como un polígono en la superficie que constituye el punto de marcado del componente 10. Los puntos de marcado son planos. En la posición de unión, los componentes 10 y 20 se encuentran con sus puntos de marcado uno contra el otro. Visto desde el sensor 8 de recepción, el punto de marcado del componente 20 se encuentra en el punto de marcado del componente 10. Por consiguiente, la marca del orificio 21 tiene un diámetro mayor que la marca del orificio 11, de modo que cuando se posiciona correctamente, se encuentra totalmente dentro de la marca del orificio 21 y puede ser detectada ópticamente. Si están posicionadas correctamente, las marcas de orificios 11 y 21 son concéntricas entre sí. Uno de los sensores 8 detecta en particular los bordes de las marcas de orificios 11 y 21 y su posición relativa entre sí, que posteriormente son evaluados por un sistema de procesamiento de imágenes.

La figura 4 muestra un par de marcas 12 y 22 de un segundo ejemplo de modalidad. La marca 22 del componente 20 es una marca de orificio, y se corresponde con la marca 21. La marca 12 se coloca en la superficie del punto de marcado del componente 10 y en el ejemplo de modalidad es una marca de referencia compuesta. La marca 12 consiste en dos líneas rectas ortogonales, cada una de las cuales forma una marca parcial de referencia. Cuando está correctamente posicionado en la posición de unión, el punto de intersección de las líneas forma el centro de la marca del orificio 22. Si el componente 20 tiene bordes cercanos a su marca 22, las líneas de la marca de referencia 12 pueden alinearse con el componente 10 en particular de tal manera que apunten paralelamente a los bordes del componente 20 cuando se posicionan correctamente en la posición de unión, de modo que la misma medida se pueda utilizar para determinar no solo la posición del componente 10 con respecto al componente 20 en la vista superior de la figura, el plano X,Y, sino también la alineación de los componentes 10 y 20 entre sí, es decir, la posición del ángulo de rotación alrededor de un eje Z ortogonal al plano de la vista superior, y en consecuencia para posicionar los componentes 10 y 20.

La figura 5 muestra los componentes 10 y 20 con marcas coincidentes 13 y 23 de un tercer ejemplo de modalidad. Al igual que en el primer ejemplo de modalidad, las marcas 13 y 23 tienen forma de pasos a través del correspondiente componente 10 o 20. A diferencia del primer ejemplo de modalidad, están limitados por bordes rectos que apuntan en ángulo uno con respecto al otro, por ejemplo, los bordes de cada una de las marcas 13 y 23 se apuntan ortogonalmente entre sí. En el ejemplo de modalidad, las marcas 13 y 23 tienen forma de hendiduras o muescas en el borde de los componentes 10 y 20 y están abiertas en el borde del correspondiente componente. Por lo tanto, tienen tres bordes rectos que juntos forman una "U" que está abierta hacia el borde. Al igual que en el primer ejemplo de modalidad, la marca 23, que está por encima de la marca 13 cuando se ve desde el sensor 8, es más ancha que la marca 13, de modo que cuando está correctamente posicionada en la posición de unión, se encuentra completamente dentro de la marca 23 y puede ser detectada a través de ella. Por medio del par de marcas 13, 23, se puede determinar la ubicación en el plano X,Y, de la vista superior de la figura 5, y, con respecto al eje Z, la posición del ángulo de rotación de las componentes 10 y 20 entre sí. Para simplificar la determinación de la posición, las marcas 13 y 23 se forman en el correspondiente componente 10 o 20 de manera que bordes son paralelos entre sí por pares cuando están correctamente posicionados y tienen la misma distancia con respecto al siguiente borde paralelo adyacente de la otra marca.

La figura 6 muestra un componente 10 y un componente 20 con un par de marcas coincidentes 14 y 24 de un cuarto ejemplo de modalidad. En el cuarto ejemplo de modalidad, ambas marcas 14 y 24 se proporcionan cada una en una superficie del punto de marcado del correspondiente componente 10 o 20 y se forman como una marca de referencia compuesta. La marca de referencia 14 del componente 10 comprende dos marcas parciales ortogonales entre sí. Asimismo, la marca de referencia 24 del componente 20 comprende dos marcas parciales ortogonales entre sí. En el ejemplo de modalidad, cada una de las marcas 14 y 24 están compuestas por las dos marcas parciales. La marca 24 del componente superior 20, visto desde el sensor 8, está dispuesta en un área de esquina del componente 20 y se extiende hasta uno de los dos bordes ortogonales del componente 20. Cada uno de ellos apunta en ángulo recto al borde en cuestión. Las marcas parciales de la marca 14 se asignan a las marcas parciales de la marca 24 en el sentido de que cada una de las marcas parciales de la marca 14, cuando están correctamente colocadas, apuntan paralelamente a la correspondiente marca parcial asignada de la marca 24 y las marcas parciales de la marca 14 están alineadas con la correspondiente marca parcial asignada de la marca 24. Por consiguiente, en la figura 6 los componentes 10 y 20 no ocupan aún la posición de unión; más bien, el componente 20 debe moverse un poco más a la derecha y un poco más hacia arriba en relación con el componente 10. Como alternativa a una disposición alineada, las marcas parciales de la marca 14 también podrían estar espaciadas en la posición de unión a la misma distancia con respecto a la correspondiente marca parcial asignada de la marca 24, pero una disposición alineada es más fácil de verificar.

Cada uno de los componentes 10 y 20 está provisto preferentemente de al menos dos, preferentemente solo dos, marcas 11, 12, 13 o 14 por un lado y 21,22, 23 o 24 por otro lado en posiciones de marcación alejadas entre sí. Cada uno de los pares de marcas consiste en dos marcas asociadas. Los pares de marcas pueden ser idénticos, por ejemplo, dos pares de marcas compuestos cada uno por las marcas 11 y 21. Sin embargo, también pueden ser diferentes, por ejemplo, un par de marcas 11, 21 y otro par de marcas compuesto por las marcas 13 y 23 o las marcas 14 y 24. El robot 2 del primer ejemplo de modalidad está equipado con dos de los sensores de posicionamiento 8, que están situados en los lados de la herramienta de agarre 6, para detectar dos de esos pares de marcas asociadas.

La figura 7 muestra un segundo ejemplo de modalidad de un dispositivo para colocar los dos componentes 10 y 20 uno con respecto al otro en una posición de unión y fijarlos entre sí en la posición de unión. El dispositivo comprende un dispositivo de retención 31, que no está formado por un robot sino por un soporte para la carrocería de un vehículo de motor. El dispositivo de retención 31 forma parte de una línea de producción 30 en una producción en serie de automóviles. El componente 10 es un conjunto de base-carrocería unido que descansa sobre el dispositivo de retención 31 y es retenido fijo por este. En la línea 30, los dispositivos de retención 31, cada uno con un componente 10 apoyado en él, son transportados en el ciclo de producción en serie a una estación de geometría, que se muestra en la figura 7. En la estación de geometría, cada uno de los componentes 10 se une geométricamente de manera permanente a otras piezas de la carrocería, incluidas una pieza lateral izquierda y otra derecha, una de las cuales forma el componente 20 del segundo ejemplo de modalidad. Después de la unión geométrica, la carrocería se retira de la estación y se transporta a la siguiente estación de trabajo en la línea 30. Como ejemplo se muestra una línea de producción 30 para coches de pasajeros. En cambio, también podría ser una línea de producción de camiones.

Al igual que en el primer ejemplo de modalidad, la unión geométrica es soldadura por puntos. Por consiguiente, los robots de unión 3 dispuestos en la estación de geometría están equipados con herramientas de soldadura.

En la estación de geometría, se disponen varios robots de posicionamiento a la izquierda y a la derecha de la línea de producción 30, por medio de los cuales se posicionan y fijan una pieza lateral izquierda y otra derecha, es decir, dos componentes 20, en una posición de unión cada una con respecto al grupo base 10 situado en la estación de geometría. Se muestra solo una de las dos piezas laterales 20 y un par de robots de posicionamiento 2 y 5 para posicionar este componente 20. La fijación en la posición de unión se realiza como en el primer ejemplo de modalidad sin marco de fijación, solo presionando las piezas laterales 20 contra el grupo base 10 y un techo opcional, que también se debe unir en la misma estación, pero que no se muestra en la figura 7. Ejerciendo presión, las piezas laterales o los componentes 20 se fijan en la posición de unión con la base 10 y opcionalmente con el techo, es decir, como en el primer ejemplo de modalidad por contacto solo de los componentes 10 y 20, opcionalmente además el techo.

Los robots de posicionamiento 2 y 5 son los mismos que el robot de posicionamiento 2 del primer ejemplo, excepto por una diferencia. A diferencia con este ejemplo, solo un único sensor de posicionamiento 8 está dispuesto en las herramientas de agarre 6 de los robots de posicionamiento 2 y 5. El componente 20 tiene, en el área de detección de los sensores 8, una segunda marca, por ejemplo una de las marcas 21,22, 23 y 24, es decir, un total de dos de estas marcas, que pueden ser idénticas o diferentes. El componente 10 está provisto de dos marcas que coinciden con las marcas del componente 22 en el lado donde se va a unir con el componente 20. Los robots de posicionamiento 2 y 5 se han convertido en robots de detección táctil de la misma manera que el robot de posicionamiento 2 en el primer ejemplo de modalidad. En cuanto al posicionamiento mediante los dos sensores de posicionamiento 8 y los dos pares de marcas coincidentes y la presión en la posición de unión hasta los valores de fuerza especificados para los puntos de medición individuales de los sensores de fuerza 15, tomaremos como referencia la modalidad del primer ejemplo de modalidad.

A diferencia del primer ejemplo de modalidad, el sistema de control 9 controla los robots de posicionamiento 2 y 5 para que ejecuten simultáneamente movimientos coordinados con sus herramientas de agarre 6 que sostienen el componente 20. Preferentemente, los robots de posicionamiento 2 y 5 son controlados en modo maestro-esclavo por el sistema de control 9. Uno de estos robots 2 y 5, por ejemplo el robot 2, es el maestro y el otro es el esclavo, guiado en dependencia de los movimientos del maestro.

Durante el posicionamiento, los robots 2 y 5 mueven el componente 20 de manera coordinada por el sistema de control 9, preferentemente en dicho modo maestro-esclavo, en una trayectoria predeterminada hasta inmediatamente antes del contacto con el componente 10. En una fase de aproximación, el sistema de control 9 controla los movimientos de los robots 2 y 5 en función de las señales de salida de los sensores 8. En un modo maestro-esclavo, por ejemplo, este control de aproximación se realiza inicialmente en dependencia solo de las señales del sensor 8 del maestro, por ejemplo, del robot 2. En una fase posterior, en la que preferentemente no hay todavía contacto entre los componentes 10 y 20, sigue el robot 5 utilizando las señales de medición de su sensor 8, hasta que las marcas asignadas a este sensor 8 también estén en una posición relativa entre sí que se corresponde o casi se corresponde con la posición de unión.

En el siguiente paso, el componente 20 se pone en contacto con el componente 10. En contacto, los pares de marcas siguen siendo detectados por los sensores 8 y las señales de salida de los sensores 8 se alimentan como señales de control al sistema de control 9 después de un adecuado procesamiento de imágenes. En contacto, la posición relativa final de los componentes 10 y 20, la posición de unión, se puede encontrar con una presión de contacto muy baja. Tan pronto como el sistema de control 9 ha determinado sobre la base de las señales de los sensores 8 que se ha alcanzado la posición de unión, la presión de contacto aumenta. Esto se hace de forma sensible hasta que los múltiples sensores de fuerza 15 (Figura 2) de las herramientas de agarre 6 proporcionan señales de salida correspondientes a los valores de fuerza especificados. Cuando los componentes 10 y 20 asumen de esta manera la posición de unión entre sí y solo se fijan en contacto con los correspondientes componentes mediante la presión de los robots 2 y 5, la unión geométrica se realiza, en el caso del ejemplo, mediante soldadura por puntos utilizando los robots de unión 3.

El posicionamiento y fijación de los componentes 10 y 20 se realiza de la misma manera en el primer ejemplo de modalidad, aunque allí el robot de posicionamiento 2 funciona en modo maestro-esclavo con el robot de retención 1 y detecta los pares de marcas coincidentes con los dos sensores de posicionamiento 8 dispuestos en su herramienta de agarre 6.

Lista de referencia de los dibujos:

1 Dispositivo de retención, robot de retención

2 Robot de posicionamiento

3 Robot de unión

4 Dispositivo de unión estacionario

5 Robot de posicionamiento

6 Herramienta de agarre

7 Pinza

8 Sensor de posicionamiento

9 Sistema de control

10 Componente

11 Marca

12 Marca

13 Marca

14 Marca

15 Sensor de fuerza

16 Émbolo

17 Transductor de fuerza

18 -19 -20 Componente

21 Marca

22 Marca

23 Marca

24 Marca

25-29 -30 Línea de producción

31 Dispositivo de retención

X Eje de traslación

Y Eje de traslación

Z Eje de rotación, eje de presión

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un método de unión de componentes, en donde

a) un dispositivo de retención (1; 31) sostiene un primer componente (10),

b) un robot de posicionamiento (2; 2, 5) posiciona un segundo componente (20) con respecto al primer componente (10) en una posición de unión y presiona contra el primer componente (10) en la posición de unión, c) los componentes (10, 20) se fijan entre sí en la posición de unión por medio del robot de posicionamiento (2; 2, 5) al hacer contacto solo con los componentes (10, 20),

d) y los componentes (10, 20) se unen entre sí en la posición de unión determinada solo por el contacto del componente,

en donde

e1) el primer componente (10) está provisto de una primera marca (11; 12; 13; 14) en un punto de marcado y el segundo componente (20) está provisto de una segunda marca (21; 22; 23; 24) en un punto de marcado que es preferentemente congruente con el punto de marcado del primer componente (10),

e2) las marcas (11,21; 12, 22; 13, 23; 14, 24) son detectadas por un sensor (8) durante el posicionamiento de los componentes (10, 20),

e3) se determina la posición que ocupa la primera marca (11; 12; 13; 14) con respecto a la segunda (21; 22; 23; 24),

e4) el o los robots (1; 1, 2; 2, 5) colocan o posicionan los componentes (10, 20) en la posición de unión en función de la posición relativa determinada de las marcas (11,21; 12, 22; 13, 23; 14, 24), en donde e5) los puntos de marcado se ponen en contacto entre sí en la posición de unión

e6) y la posición que asume la primera marca (11; 12; 13; 14) con respecto a la segunda marca (21; 22; 23; 24) se detecta y determina sensorialmente en el contacto de los puntos de marcado.

2. Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde los componentes son estructuras parciales de carrocerías de vehículos o estructuras parciales de partes añadidas de carrocerías de vehículos.

3. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que las marcas (11,21; 12, 22; 13, 23;

14, 24) están diseñadas y los puntos de marcado de los componentes (10, 20) se seleccionan de tal manera que las marcas, al menos en la posición de unión, pueden ser detectadas simultánea y preferentemente en cada caso completamente por un solo sensor (8), en donde las marcas (11, 21; 12, 22; 13, 23; 14, 24) están diseñadas preferentemente de tal manera que, sobre la base de su distancia entre sí, preferentemente también su orientación relativa entre sí, se pueda determinar la posición relativa de los puntos de marcado con respecto a una pluralidad de ejes de traslación (X, Y) y preferentemente también con respecto a un eje de rotación (Z) ortogonal a los ejes de traslación.

4. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda marca (21;

22; 23) se forma en el segundo componente (20), preferentemente en un área nivelada o al menos plana del segundo componente (20), como un pasaje con un borde que se extiende alrededor del pasaje, y la primera marca (11; 12; 13) se detecta ópticamente al menos en la posición de unión de los componentes (10, 20) a través del pasaje.

5. El método de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque la primera marca (11; 13) del primer componente (10) se forma también como un pasaje con un borde que se extiende alrededor de este pasaje y se detectan distancias de los bordes de la primera marca (11; 13) con respecto a los bordes de la segunda marca (21; 23).

6. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una de las marcas (12; 13, 23; 14; 24) se forma o se aplica como un pasaje o sobre una superficie de su componente (10, 20) e incluye bordes o líneas preferentemente rectas orientados en ángulo uno con respecto al otro.

7. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda marca (24) se extiende hasta o al menos cerca de un borde del segundo componente (20) y la primera marca (14) está dispuesta en la posición de unión adyacente al borde del segundo componente (20) en la segunda marca (24), preferentemente en una extensión axial de la segunda marca (24).

8. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que las marcas (11,21; 12, 22; 13, 23;

14, 24) producidas en los componentes (10, 20) se detectan ópticamente, la posición que los componentes (10, 20) asumen entre sí se determina por medio del procesamiento de imágenes, y esta posición relativa de los componentes (10, 20) se modifica en función del resultado del procesamiento de imágenes hasta alcanzar la posición de unión.

9. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de retención (31) se transporta en una línea de producción (30) de una producción en serie de vehículos, los componentes (10, 20) son estructuras parciales de una carrocería de uno de los vehículos, preferentemente una estructura inferior sostenida por el dispositivo de retención (31) y una pieza lateral sostenida por el robot de posicionamiento (2; 2, 5), el robot de posicionamiento (2; 2, 5) coloca el segundo componente (20) en la posición de unión en una estación de geometría de la línea de producción (30) y los componentes (10, 20) se unen firmemente y de forma permanente en la estación de geometría, preferentemente mediante soldadura, remachado o punzonado.

10. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos dos robots de posicionamiento (2, 5) sostienen el segundo componente (20), lo posicionan en la posición de unión en sus movimientos coordinados entre sí y lo fijan contra el primer componente (10) en contacto solo de los componentes (10, 20).

11. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la posición entre sí que asumen los componentes (10, 20) durante el posicionamiento se detecta por medio de un sensor de posición (8), preferentemente una cámara, conectado al sistema de control (9) y dispuesto en el robot (2; 1, 2; 2, 5), preferentemente en una herramienta de agarre (6) del robot.

12. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que se determina una fuerza de presión de contacto con la que se presionan los componentes (10, 20) entre sí, se compara la fuerza de presión de contacto determinada con un valor teórico para la fuerza y se ajusta la fuerza de presión de contacto al valor teórico en función de la comparación.

13. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que una fuerza con la que se presionan los componentes (10, 20) entre sí se detecta mediante un sensor de fuerza (15) conectado al sistema de control (9) y dispuesto en el robot (2; 1,2; 2, 5), preferentemente en una herramienta de agarre (6) del robot.