WO2010125058A1 - Spannvorrichtung, anlage und verfahren zur bearbeitung wechselnder bauteiltypen - Google Patents

Spannvorrichtung, anlage und verfahren zur bearbeitung wechselnder bauteiltypen Download PDF

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WO2010125058A1
WO2010125058A1 PCT/EP2010/055617 EP2010055617W WO2010125058A1 WO 2010125058 A1 WO2010125058 A1 WO 2010125058A1 EP 2010055617 W EP2010055617 W EP 2010055617W WO 2010125058 A1 WO2010125058 A1 WO 2010125058A1
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WO
WIPO (PCT)
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receiving
hold
component
bed
coupling half
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/055617
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian KÖRBEL
Wolfgang Gärtner
Martin Kraft
Markus Wess
Original Assignee
Edag Gmbh & Co. Kgaa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Edag Gmbh & Co. Kgaa filed Critical Edag Gmbh & Co. Kgaa
Publication of WO2010125058A1 publication Critical patent/WO2010125058A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/02—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal by folding, e.g. connecting edges of a sheet to form a cylinder
    • B21D39/021—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal by folding, e.g. connecting edges of a sheet to form a cylinder for panels, e.g. vehicle doors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/02—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool
    • B21D43/04—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool by means in mechanical engagement with the work
    • B21D43/10—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool by means in mechanical engagement with the work by grippers
    • B21D43/105—Manipulators, i.e. mechanical arms carrying a gripper element having several degrees of freedom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0426—Fixtures for other work
    • B23K37/0452—Orientable fixtures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0095—Gripping heads and other end effectors with an external support, i.e. a support which does not belong to the manipulator or the object to be gripped, e.g. for maintaining the gripping head in an accurate position, guiding it or preventing vibrations

Definitions

  • the invention relates to manufacturing processes in which components of varying types are machined, and proposes a clamping device, a chucking device and a method using the chuck for quick and easy replacement of components of a first type on components of a second type. It can be used in particular in the mass production of vehicles, preferably automobiles.
  • robots are used for machining vehicle components, for example for joining, forming or even machining.
  • the robots are arranged in processing stations along a production line or in a stand-alone processing station.
  • a preferred processing process for the invention it is customary to add components in stationary folding beds to composite components, for example to vehicle attachments such as doors, hoods and tailgates.
  • a particularly efficient process is described in WO 2008/138503 A1.
  • PCT / EP2009 / 051371 proposes arranging a plurality of component racks adapted to different component licks on a turntable, so that in the case of a type change by means of the rotary table, only the respectively fitting component holder into a rotary table Machining position must be moved, in each of which the same processing robots edit the components.
  • Such Kircinraumen are also complex and therefore expensive, moreover, the flexibility limits, since the component receptacles mounted in advance in the removable device and must be connected to the required for the operation of media such as electricity, signaling and compressed air.
  • the changing facilities also require considerable space.
  • Components are also machined while being held in a component receptacle by a robot, such as according to WO 2007/110235 A1 in a tenter frame or spar-free, as disclosed in particular by PCT / EP2008 / 004074.
  • a robot such as according to WO 2007/110235 A1 in a tenter frame or spar-free, as disclosed in particular by PCT / EP2008 / 004074.
  • DE 103 38 170 Al proposes to arrange the machining tool stationary and instead to move the component holder with the component group received therein by means of a robot according to the machining process in space relative to the machining tool.
  • the inclusion of the component in a recording held by a robot poses problems when the machining process exerts machining forces on the component mounting, which are transmitted to the robot via the component mounting.
  • the robot arms of industrial robots have a certain flexibility, so they give in according to the load.
  • the load is on the one hand unfavorable for the robot, on the other hand, the machining position in which the robot presents the component to the machining tool, with a certain inaccuracy.
  • the component holder is inherently yielding, whereby the blurring is increased in the processing position.
  • the invention proposes a clamping device for components, by the use of which a production system and a production method can be flexibly adapted to a change of the component type.
  • the tensioning device has a receiving bed for at least one component and a hold-down, which cooperatively the Form tensioning device by fixing in an interconnected state between the at least one component in a processing position relative to the clamping device, in particular to the receiving bed.
  • Such tensioning devices are basically known in robotics and therefore require no special explanation with regard to the features which are not essential for the invention.
  • the holding-down device may be, for example, star-shaped or spider-like, in order to fix the at least one component locally at several points locally relative to the receiving bed in the connected state, ie in the closed state of the tensioning device, with the receiving bed.
  • the clamping device is characterized by a plurality of coupling halves, which are adapted to automatically dock the hold-down and the resonatebetl each other and each to an external receiving device and automatically undocked from each other and from the respective receiving device.
  • a first coupling half for docking to a holding device with respect to the external first receiving means and a second coupling half for docking to the receiving bed are provided on the hold-down.
  • the clamping device By a first, for the clamping device internal coupling engagement between the second and the third coupling half, the clamping device is closed, so that the at least one or more preferably simultaneously recorded by the clamping device components relative to each other and the receiving bed in a processing position relative to the receiving bed and the Hold down is fixed or are. Due to the two other coupling halves, the first coupling half and the fourth coupling half, the clamping device can be docked in the closed state to the first or the second receiving device.
  • the word "or” is used here as well as otherwise always by the invention in the usual logical sense as "inclusive or", so includes the
  • each of the clutch engagements can be closed or opened independently of each of the other clutch engagements, that is, regardless of whether the other clutch engagements exist or are resolved.
  • the external first receiving device is preferably a handling robot with a robot arm, on which a coupling half cooperating with the first coupling half during docking and undocking is arranged.
  • a simple docking or undock maneuver the clutch engagement between the coupling half of the first receiving device and the first coupling half of the blank holder is made or released.
  • the fourth coupling half and the second receiving device which is equipped with a corresponding own coupling half, to which the recording bed with its fourth coupling half automatically dockable and from which it is automatically redockable.
  • “Docking” in the context of the invention refers to a process which comprises an approximate maneuver of the cooperating coupling halves up to and including the production of the clutch engagement.
  • Undocking is understood to mean the reverse process, ie the release of the clutch engagement and a removal maneuver.
  • the external second receiving device may be a further handling robot, but more preferably the second receiving device is a stationary arranged supporting device on which the receiving bed can be supported in a processing area of a system according to the invention, wherein at the same time the coupling engagement between the support means and the fourth coupling half of the clamping device is produced ,
  • a production plant comprises the tensioning device and also the two external receiving devices and at least one processing device with a machining tool for machining the component or several components fixed in the machining position by means of the tensioning device.
  • underlying type change is a change, which also requires a change of the clamping device, in which therefore after the processing of the last component or the last Bauteilgrappe a discontinued production, the clamping device used for this purpose must be replaced with a new clamping device, which is adapted to the components or component groups of the new type of the next production to be processed.
  • the change can be completed without significant delay in time or almost to the beat of a series production.
  • the independent method claim describes possibilities that arise due to the inventively increased number of coupling functions, if both the first receiving device and the second Aufhahmeeinrchtung handling robots are controlled in space movable robot arms to which the hold-down and the recording bed can be docked. If one of the two external pick-up devices is a stationary support device as preferred, the possibilities of variation are reduced to two variants. If the second receiving device is arranged stationary, as is preferred, then the described docking operations, docking or undocking, are carried out by means of the first receiving device.
  • the first receiving device forms a stationary support device for the hold-down, and the receiving bed is controlled by the second receiving device formed in such embodiments by a handling robot movable in space, so that executed in this variant, the docking operations of the second receiving device become.
  • the clutch engagement of the second and third clutch halves, the internal or first clutch engagement may preferably be made by a linear approach movement along a tensioning axis of the tensioner. In clutch engagement, the second and third clutch halves are preferably locked. This is done either automatically or in response to a control signal of those receiving device that performs the approach movement.
  • the lock is preferably released by a control signal of this receiving device, so that the movable receiving device can remove the component of the clamping device held by it along the clamping axis of the other component and thereby terminate the doffing.
  • the two coupling halves which are in the docked state with each other in which the movable receiving device with the tensioning device connecting second clutch engagement, preferably applies to the docking and preferably also the undocking said to the internal clutch engagement between the second and the third coupling half.
  • the third clutch engagement with the preferably stationary other receiving device can advantageously also be prepared and solved in the manner explained.
  • the third clutch engagement can also be made simpler.
  • the relevant component of the tensioning device via the third clutch intervention signal technically connected to the receiving device, for example, to direct output signals of a sensor of the tensioning device on the third clutch engagement to a control of the manufacturing plant or only located in the third clutch engagement receiving device.
  • the tensioning device can also be supplied with energy via the third clutch engagement.
  • a signal technical connection in the third clutch engagement is particularly advantageous when the second receiving device is stationary, so that in the docked state, the receiving bed with the second receiving device is also stationary and the at least one or more components is inserted respectively in the receiving bed or while the hold-down is detached from the receiving bed.
  • a sensor provided at the receiving bed it can be detected whether the component or, if appropriate, a plurality of components is or are inserted. If several components are inserted one after the other be inserted or even in a loading operation as a component group, several sensors, for example, at least one sensor per component of the group, be provided on the recording bed to delektieren the presence of each component of the group, each with at least one sensor.
  • the output signals of the sensor or of the plurality of sensors are supplied via the third clutch engagement of said controller, which controls the movable receiving device in response to the signal of the sensor or the signals of the plurality of sensors, in response to a control signal of the controller the hold-down in the internal clutch engagement with the receiving bed or the receiving bed moves into the internal clutch engagement with the hold-down to fix the inserted components or for processing.
  • the spatially-movable recording device is a robotic arm of a handling robot that is movable in all six degrees of freedom in space
  • the movable receiving device preferably the first receiving device
  • a handling robot offers significant advantages in terms of flexibility.
  • the other, preferably stationary receiving device, preferably the second Aufnahrneemides supports the docked component, preferably the receiving bed, at least in a main direction of action of the machining forces occurring during processing.
  • the clamping axis is parallel to the main direction of the working forces.
  • the clutch engagement is preferably relieved of at least a major part of such loads by the second Aufnahrne issued the receiving bed in the docked state otherwise supported, preferably on a conditioning contour outside the coupling halves.
  • the investment contour can be extensive, but instead of investment lines or even investment points, even formed only a single investment point.
  • the receiving bed is supported by the second receiving device in the processing position, more precisely with component (s) located in the processing position, at least substantially immovably.
  • the second receiving device forms a simple, non-movable, inherently non-variable system on which the receiving bed rests in the supported state, for example, a support on which the receiving bed rests and already largely fixed due to gravity, ie its weight. If the machining position for machining is to be changed, the coupling engagement existing between the third and fourth coupling halves can be released and the first mounting device briefly lifts the clamping device with the component or the component dummy from the second receiving device and then again with a different orientation relative to the second receiving device Position in the machining position for further processing and restore the clutch engagement.
  • the component is not moved during processing and not repositioned by lifting, possibly with a brief interruption of processing.
  • the second receiving device supports the receiving bed in the processing position movable, so it stores movable.
  • a handling robot which forms the first Aufnalrme
  • the clamping device preferably during processing, ie under the action of the external processing force, move either continuously or discontinuously or intermittently continuously or intermittently discontinuously, while the second receiving device, the recording bed during the Moving steadily relies on the main burden of machining forces.
  • the clamping device can be supported in particular by the fact that it rests in the processing position on the second receiving device is held for the purpose of moving only by the first receiving device and otherwise rests freely.
  • the distribution of tasks between the first and second receiving means may be such that the first receiving means holds the tensioning device with respect to any degree of freedom of movability which the second receiving means of the tensioning device leaves in the supported state. If the component or the component group is not moved during processing or between individual processing steps or should be fixed immobile for the entire processing in the support means, holds the first receiving device as part of said task assignment the clamping device relative to the second receiving device and if this as preferred stationary arranged is also fixed, so unmoved, in the room of the processing station.
  • the first receiving device keeps the tensioning device motionless with respect to this degree of freedom of movability or moves it in this degree of freedom in the machining position, for example between two Processing steps or under the action of the external processing force, while the second receiving device supports the energy saving device.
  • the second receiving device of the tensioning device preferably leaves only a single degree of freedom of movement during the coupling engagement, namely the rotation about an axis parallel to the tensioning direction.
  • the second receiving device is as described above in further developments set up to support the clamping device in the machining position movable, so to leave her in the supported state at least, preferably only one degree of freedom of mobility. It preferably has an abutment contour, for example a contact surface on which the receiving bed abuts in the supported state, so that it is supported in the direction of an axis orthogonal to the abutment contour, which expediently points parallel to a main direction of action of the machining forces. If the receiving bed is located on a contact surface, several contact lines or at least three contact points, it is taken a translatory and two degrees of freedom of rotational mobility. Of the remaining three other degrees of freedom of mobility, the translational are preferably blocked by the clutch engagement.
  • the first receiving device preferably provides the fixation of the recording in relation to the single or possibly several remaining degrees of freedom (e) or a controlled movement in the single or several remaining degrees of freedom (e).
  • the clamping device only a single component can be added and edited. It is inserted into the recording in the cycle of production, processed and then removed, so that in the next cycle of the same series with the next identical component can be moved in the same way. Similarly, it can be moved with a group of components, in the same series in time with the production successively type-identical component groups are processed. As far as only one component is mentioned, both cases are included. If the receptacle accommodates a group of components, the designated component is one of the group which comprises at least one further component.
  • the invention is particularly advantageous in machining processes such as milling, drilling and other chip processing or forming processes such as embossing, edges, bending or crimping, in particular roll crimping or Rollfalzen, or punching, as well as screwing and riveting processes.
  • the invention finds use in the joining of components, such as in particular welding or said Rollfalzen, in which a folding roller moves off a component flange and this um reckon so that a folding pocket is formed, in which another component protrudes with its edge, whereby the components a joint dummy are fixed relative to each other. Due to the invention, such joining processes can be carried out with simple joining tools.
  • roller pairs of folding roller and counter roller are used in many applications.
  • the counter roller can be omitted. This is on the one hand in terms of the cost of the joining tool, on the other hand but especially in view of the often not available for the counter-role space and also for the mobility relative to the component.
  • the Aufhahmebett is a folding bed, it may form a contact surface in particular for a visible surface or multiple visible surfaces of one of the components to be joined.
  • the rolling over of component views with a counter-roll is always problematic because the visible surface is affected by the rolling over. Therefore, the invention also allows a particularly gentle processing in such joining processes as in particular the roll hemming or generalized the roll flanging.
  • the device can be extended by one or more further handling robots of the type mentioned or one or more further processing robots of the type mentioned.
  • the plurality of processing robots may in particular be adapted to act on the same component or on a plurality of components received in the same clamping device. It is also possible for more handling robots to interact, in particular in exchange with the same stationary support device.
  • the device can additionally or instead of a plurality of handling robots or multiple processing robots have one or more in the processing flow of the processing position downstream (s) processing or handling robot to take the machined component or the processed component composite from the receiving bed and optionally further processed.
  • the apparatus may include one or more handling robots that are upstream of or in front of the handling robot holding the hold-down.
  • Such an additional or a plurality of additional handling robots may or may be arranged to arrange the component or several components of a component assembly to be produced by the processing in the receiving bed. If a component group is received in the receiving bed in order to join the components of the group in the processing position to a component composite, the components of the group can each be arranged one after the other in the receiving bed or, more preferably, already as a nested component group in which the components in the Arrangement that they occupy relative to each other in the composite to be created, already arranged, preferably nested.
  • Figure 1 is a erfmdungshiele system
  • Figure 2 shows a fiction, contemporary clamping device, which at a first
  • Receiving device is docked and is docked by means of the first receiving device to a second Aufhahrne issued.
  • FIG. 1 shows a plant according to the invention in a vertical plan view.
  • the plant comprises a plurality of handling robots and processing robots which can handle and process components of different types.
  • a Robot cell selected for joining each of a first component with a second component.
  • One of the first components and a second component to be joined thereto are also referred to below as a component group or simply as a group.
  • the first components may be, for example, each an outer skin part for a motor vehicle and the second components each to be joined to an inner part.
  • the first and second components may each pairwise form a movable attachment of a motor vehicle, such as a door, a hood or a tailgate.
  • Even solid body parts can be joined, for example, each one roof part with a sliding roof frame or a wheel arch of a body side panel. Roll-folding is particularly suitable for joining, so that it is assumed by way of example that the installation is a folding cell.
  • the machining process here joining process, is performed in a machining position 15.
  • the first components and second components of the same group are nested relative to one another in the position required for the assembly part.
  • two handling robots 1 and 2 are arranged.
  • the handling robot 1 respectively removes a first component from one of a plurality of component trays, for example two component trays Hi and 11j, and transfers the recorded first component into an adhesive area 12.
  • adhesive is applied along a joining edge of the component.
  • the handling robot 1 moves the component into a box area 13 and places it there in a positioned position.
  • the other handling robot 2 takes a second component from one of a plurality of further component trays, for example also two trays 14m and 14n, moves the picked second component into the box area 13 and positions it there, preferably on the first component previously deposited by the handling robot 1 the situation envisaged for the network to be created.
  • the components are now loosely nested, wherein the provided with the adhesive joining flange of the first component overlaps with a joining flange of the second component.
  • the handling robot 2 picks up the nested components, moves 15 in the processing area and positioned there on a recording bed, which is supported on a stationary in the processing area support means 30.
  • another handling robot 3 moves a hold-down to the receiving bed and docks the hold-down on the receiving bed.
  • the receiving bed and the hold-down together form a tensioning device. They fix in the docked state, the components of the placed on the Aufhahmebett group relative to the recording bed in a defined position for editing, the processing position 15.
  • the recording bed located in the processing area, thus used in the current process machining down and the recorded components are shown in FIG 1 not shown, so that the view of the at the processing position 15 stationarily arranged support means 30 is free.
  • the handling robot 3 assumes a position which he would also occupy in the processing of the component robot obtained from the handling robot 2.
  • the processing is as I said in the example, a Rollfalzrati or includes at least one Rollfalzrati.
  • a machining tool 10 is fixed, for example, each Rollfalzwerkmaschine, But conceivable would be, for example, that a Rollfalztechnikmaschine 10 only in a single, two or three of the processing robot 7, while one or more of the others carries or carries a machining tool 10 of a different kind, for example a stamping, stamping, milling, drilling, riveting or screwing tool.
  • the optional tool (s) 10 may also be, for example, a welding tool or a heating tool for gluing glue.
  • the processing robots 4 and 5 are arranged next to one another and opposite the handling robot 3 via the support device 30 and the processing robots 6 and 7 are arranged to the left and to the right of the handling robot 3.
  • the arrangement depends, for example, on where and in what way or types the components have to be processed.
  • the handling robot 3 In the access area of the handling robot 3, by way of example at its rear side facing away from the processing area, there are several around the handling robot 3 different spam devices 20a, 20b, 20c and 2Od arranged in a tray so that the handling robot 3 optionally dock each of the tensioning devices 20a to 20d automatically in a short time at the end of his robot arm, move in the processing area at 15, there relative to the support means 30 and position can dock on the support means 30.
  • the tensioning devices 20a to 20d are identical in terms of their functionality to one another, so that, representative of each of them, the one shown in FIG. 2 is designated by the reference numeral 20. They can be exchanged by means of the handling robot 3 optional against each other. They differ from one another only as far as is necessary in order to be able to process components of different types in the system.
  • the tensioning device 20a components of a first type for forming an attachment for a body of a first type or a body part of a first type and with the tensioning device 20b components of a second type to form an attachment for a body of another, second type or a body part another, second type, etc., and fixed in the machining position 15.
  • the components or component groups of different types, in particular attachments for bodies or body parts of the finished vehicle differ from each other in terms of the model of the vehicle, so for example a door or sunroof for a first vehicle model and a door or sunroof for another, second vehicle model.
  • the type difference is due to the fact that in the plant the one time an attachment or a body part of a first function and the other time an attachment or a body part of another, second function is processed, for example, the one time Vehicle door and the other time a hood.
  • FIG. 2 shows one of the tensioning devices 20a to 20d in a section containing a tensioning axis Z.
  • the tensioning device 20 is docked on the robot arm of the handling robot 3, which forms a first receiving device.
  • the tensioning device 20 is essentially in two parts. As the first component, it comprises a receiving bed 21, which has a contact surface shaped in a manner adapted to the course of the joining flange.
  • the receiving bed 21 is fixedly connected to a support structure 22.
  • the second main component of the tensioning device 20 is a hold-down device 23 which fixes the picked-up component or group of components relative to the receiving bed 21 in the illustrated closed state of the tensioning device 20, for example by the hold-down device 23 forming a plurality of clamping points with the receiving bed 21 where the component or component group between the receiving bed 21 and the hold-down 23 is clamped. If in the following only one component grappe is mentioned, so synonymous stands for the processing of only a single component and also synonymous with cases in which the clamping device records only a single component at all.
  • the hold-down device 23 has a first coupling half 24 on a rear side facing away from the receiving bed 21 in a central region and a second coupling half 25 on a holding-down side facing the receiving bed 21 also in a central region.
  • the tensioning device 20 is connected to the handling robot 3 via the first coupling half 24. It cooperates with a arranged at the end of the robot arm other coupling half 9.
  • the coupling halves 9 and 24 are in a releasable coupling engagement.
  • the clutch engagement can be made automatically by docking robot 3 by docking and also be solved automatically by undocking.
  • the coupling halves 9 and 24 are locked together by means of a locking device. The locking arises during docking either by itself or is caused by the handling robot 3.
  • the locking device receives a control signal from the handling robot 3, whereupon the lock is released automatically.
  • the robot arm moves the robot arm to terminate the doffing against a parallel to the clamping axis Z clamping direction Z linearly from the downholder 23 away, so that the coupling halves 9 and 24 come free from each other.
  • the receiving bed 21 and the hold-down 23 are fastened to each other by a coupling engagement of the coupling half 25 of the hold-down 23 and a coupling half 26 of the receiving bed 21 which is internal with respect to the tensioning device 20.
  • This clutch engagement can also be made automatically by docking and automatically released by undocking.
  • the receiving bed 21 also has the coupling half 26 on a receiving side facing the hold-down device 23 in a central area.
  • the coupling halves 25 and 26 cooperate in the same way as the coupling halves 9 and 24.
  • the external coupling formed by the coupling halves 9 and 24 and the internal coupling formed by the coupling halves 25 and 26 may be the same in particular, ie one of the coupling halves 9 and 24 may correspond to one of the coupling halves 25 and 26, and the remaining coupling halves may also correspond to each other.
  • the tensioning device 20 has, via the internal coupling 25, 26 and the external coupling half 24, also a further external coupling half 27 on the rear side of the receiving bed 21 facing away from the hold-down 23.
  • the coupling half 27 is arranged centrally on the receiving bed 21. With this coupling half 27, the clamping device 20 can be docked to a second receiving device 30, which has a coupling half 31 for this purpose.
  • the support device 30 of the production plant (FIG. 1) forms the second acceptance device.
  • the coupling halves 27 and 31 is preferably the same as the other coupling halves already said.
  • the coupling halves 27 and 31 are also equipped with a reference to the coupling halves 9 and 24 described locking mechanism.
  • the locking can, as already described, automatically or in dependence on a Control signal. If the locking mechanism is controlled by the handling robot 3, as is preferred, the control signal is passed through the coupling halves 9, 24, 25 and 26 to the coupling halves 27 and 31.
  • the coupling halves 9, 24, 25 and 26 have corresponding connections and expediently also connections for the supply and transmission of energy.
  • the control signal for the locking mechanism of the coupling halves 27 and 31 may also be output from the support means 30 or from a higher level controller via the support means 30. This also applies to the internal coupling of 25 and 26.
  • the coupling halves 24 to 27 of the tensioning device 20 are, as stated, arranged in a central region of the tensioning device 20, in the exemplary embodiment as preferred along the tensioning axis Z of the tensioning device 20.
  • the tensioning axis Z also coincides with a main effective direction of the machining forces occurring during machining.
  • the clamping axis Z has a vertical directional component or is a vertical.
  • the contact surface of the receiving bed 21 extends around the central region of the clamping device 20.
  • the hold-down device 23 extends from the central region stem or spider-shaped to the periphery up to the Z-axis radially to the receiving bed 21 to share with this the component to be machined or to fix the component group to be machined in the machining position.
  • the support means 30 is fixed in the space of the system. It has an abutment contour 32 on which the handling robot 3 applies the tensioning device 20 when it docks the tensioning device 20 to the support device 30, namely by making a corresponding docking maneuver the coupling engagement of the coupling halves 27 and 31.
  • the contact contour 32 has at least substantially orthogonal to the Z axis. It takes on at least a majority of the processing forces and, if the clamping contour 20 as preferably rests on her also the weight of the clamping device 20.
  • the abutment contour 32 may be a simple solid surface on which the clamping device 20 during machining firmly, immovably rests and optionally lifted by the handling robot 3 briefly if the component group relative to the processing robots 4 to 7 should be repositioned.
  • the handling robot 3 can rotate the clamping device 20 in the coupling engagement of the coupling halves 27 and 31 about the Z axis, which, however, requires that the coupling engagement between handling robot. 3 and hold-down 23 remains in the process or would have to be restored after loosening.
  • the support device 30 may have a drive for rotating the tensioning device 20 so that the handling robot 3 can undock from the hold-down 23 or at least remain undocked to change the rotational angular position of the component or component assembly.
  • DE 10 2009 018 619 is referred to, with the difference that the clamping device 20 of the invention is docked on the support braiding 30 during the machining of a respective component or a group of components.
  • the coupling engagement between the handling robot 3 and the hold-down 23 preferably remains in existence until a type change is made.
  • the handling robot 3 initiates the completion of each machining a component or a group of components of that type by means of a corresponding control signal, the release of the internal clutch engagement of 25 and 26 and lifts the hold-23 from the receiving bed 21.
  • the control signal may also be given by or via the support means 30, although preferably free of such a control function. If the machined component or the machined component group is free from the hold-down device 23, it or it is taken from a further handling robot 8 from the receiving bed 21 and stored in a processing position 15 downstream tray 16.
  • the handling robot 8 can move the processed component group, in the example the component assembly produced by the machining, into a reworking region 17, hold or store it there for further processing, and then deposit it in the tray 16.
  • the handling robot 2 inserts a next component or a next component group of the same type into the receiving bed 21.
  • the Handling robot 3 docks the hold-down 23 again on the receiving bed 21, so that the inserted component or the component group is fixed in the Bearbeilungsposition 15 relative to the clamping device 20 and can be edited. After completing the machining in the machining position 15, the cycle is repeated.
  • the handling robot 3 with the docked hold-down device 23 can also pick up the next component or join a component assembly of one of the components of the group intended for the assembly and dock the hold-down device 23 with the picked-up component on the receiving bed 21.
  • a component composite is to be produced, another component of the composite to be produced may have previously been inserted into the receiving bed 21, so that the components of the recorded group are tensioned relative to the receiving bed 21 and relative to one another in the processing position 15, ie fixed.
  • the fixation in the processing position 15 can be absolutely immobile. In a modification movements of the clamping device 20 in the processing position 15 are possible, as far as the coupling engagement with the support means 30 allows this.
  • the recording bed 21 includes sensors to determine whether a component or a group of components is included, optionally also to determine whether the component or the component group is correctly positioned in the receiving bed 21.
  • Part of the sensor system is a sensor 28, which is arranged as preferred, but only by way of example in the region of the contact surface of the receiving bed 21.
  • a separate sensor is provided for the components of the group, ie, a further sensor 29 for the second component of the respective group.
  • the further sensor 29 is as preferred, but arranged only as an example in the region of the contact surface of the receiving bed 21.
  • the sensors 28 and 29, optionally further sensors may be touch sensors or non-contact sensors, for example optical sensors.
  • the sensors from or with the sensors 28 and 29 is connected to the coupling half 27 for the supply of energy and the derivation of sensor signals via respective connections 28a and 28b and connected via this in coupling engagement with the support means 30, which for this purpose up to a media connection of Coupling half 31 reaching connections 33 and 34.
  • the sensor system therefore works with undocked down holder 23 and does not require a connection to the handling robot 3.
  • the clamping device adapted to the components of the first type becomes the current machining, in the example the clamping device 20a, exchanged against the adapted to the components of the new, second type clamping device; this is the tensioning device 20b.
  • the handling robot 3 exchanges the clamping devices 20 against each other.
  • another such handling robot may be provided, which handles the new economy device 20b, so that the handling robot 3 spends only the old tensioning device 20a from the processing position 15 into the tray.
  • the handling robot 3 docks after removal of or the last processed component or group of components of the previously processed first type hold-down 23 of the first type adapted first clamping device 20a to the still docked to the support means 30, now empty receiving bed 21 of the same clamping device 20a on.
  • the coupling engagement of the coupling halves 27 and 31 is opened, and the handling robot 3 moves the receiving bed 21 by means of the blank holder 23 of the support means 30 away, in the embodiment he lifts it, and for storing the tensioning devices 20a to 2Od.
  • the handling robot 3 positions tensioning device 20a and then automatically docks it in place by opening the clutch engagement of FIGS. 9 and 24. Preferably he sets them down so that he can automatically pick them up again for a possible change back to the first type of component, without requiring external intervention.
  • the handling robot 3 takes with its now free coupling half 9 adapted to the second type of components second clamping device 20b in the tray by automatically docks on the coupling half 24. He moves them into the editing area at 15 and docks with her free fourth coupling half 27 on the support means 30 at.
  • the docked tensioning device 20b is now in the machining position 15.
  • the internal clutch engagement of 25 and 26 is released automatically by the handling robot 3 or the support device 30, so that the handling robot 3 can move the downholder 23 away from the receiving bed 21 and the first component or the first component group of the second type can be inserted into the second clamping device 20b and start the machining cycle for this type of component.
  • each new clamping device here 20b, positioned by the handling robot 3 relative to the support means 30 so that it is supported by the contact contour 31 of the support means 30 to the coupling of the coupling halves 27 and 31 ofpassskräflen and the weight relieve the tensioning device.

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Abstract

Spannvorrichtung für Bauteile, umfassend: a) ein Aufnahmebett (21) für wenigstens ein Bauteil, b) einen Niederhalter (23), c) eine am Niederhalter (23) angeordnete erste Kupplungshälfte (24) zum Andocken an eine erste Aufnahmeeinrichtung (3), d) eine am Niederhalter (23) angeordnete zweite Kupplungshälfte (25) zum Andocken an das Aufnahmebett (21), e) eine am Aufnahmebett (21) angeordnete dritte Kupplungshälfle (26) zum Andocken an den Niederhalter (23) und f) eine am Aufnahmebett (21) angeordnete vierte Kupplungshälfte (27) zum Andocken an eine zweite Aufnahmeeinrichtung (30), g) wobei das Aufnahmebett (21) und der Niederhalter (23) in einem Kupplungseingriff der zweiten Kupplungshälfte (25) und der dritten Kupplungshälfte (26) in eine Spannrichtung (Z) aufeinander zu gespannt sind, um das wenigstens eine Bauteil zwischen dem Aufnahmebett (21) und dem Niederhalter (23) in einer Bearbeitungsposition relativ zu dem Aufnahmebett (21) zu fixieren.

Description

Spannvomchtimg, Anlage und Verfahren zur Bearbeitung wechselnder Bauteütypen
Die Erfindung betrifft Fertigungsprozesse, in denen Bauteile wechselnden Typs bearbeitet werden, und schlägt eine Spannvorrichtung, eine mit der Spannvorrichtung arbeitende Anlage und ein die Spannvorrichtung verwendendes Verfahren für einen raschen und einfachen Wechsel von Bauteilen eines ersten Typs auf Bauteile eines zweiten Typs vor. Sie kann insbesondere in der Serienfertigung von Fahrzeugen, vorzugsweise Automobilen, zum Einsatz gelangen.
In der Serienfertigung von Fahrzeugen werden Roboter zum Bearbeiten von Fahrzeugbauteilen eingesetzt, beispielsweise zum Fügen, Umformen oder auch spanenden Bearbeiten. Die Roboter sind in Bearbeitungsstationen längs einer Fertigungslinie oder in einer allein stehenden Bearbeitungsstation angeordnet. So ist es beim Rollfalzen, einem für die Erfindung bevorzugten Bearbeitungsprozess, üblich, Bauteile in ortsfesten Falzbetten zu Verbundbauteilen zu fügen, beispielsweise zu Fahrzeug- Anbauteilen wie Türen, Motorhauben und Heckklappen. Ein besonders effizienter Prozess wird in der WO 2008/138503 Al beschrieben.
Wird zusätzlich zur Forderung nach möglichst kurzen Taktzeiten, also hohem Bauteildurchsatz, Flexibilität hinsichtlich des Typs der zu bearbeitenden Bauteile gefordert, können mehrere Bearbeitungsstationen vorgesehen werden, eine Bearbeitungsstation pro Bauteiltyp. Allerdings erhöht sich der hierfür zu betreibende Aufwand proportional zur Anzahl der unterschiedlichen Bauteütypen. Um den Aufwand zu reduzieren, beispielsweise durch Verwendung der gleichen Bearbeitungsroboter für unterschiedliche Bauteiltypen, sind Bearbeitungsstationen mit Wechsel einrichtungen für unterschiedliche Bauteilaufnahmen bekannt. So schlägt die PCT/EP2009/051371 vor, mehrere, an unterschiedliche Bauteillypen angepasste Bauteüaufoahrnen auf einem Drehtisch anzuordnen, so dass im Falle eines Typ wechseis mittels des Drehtisches nur die jeweils passende Bauteilaufnahme in eine Bearbeϊtungsposition bewegt werden muss, in der jeweils die gleichen Bearbeitungsroboter die Bauteile bearbeiten. Derartige Wechselcinrichtungen sind ebenfalls aufwändig und daher kostspielig, ferner sind der Flexibilität Grenzen gesetzt, da die Bauteilaufnahmen im Vorhinein in der Wechseleinrichtung befestigt und an die für den Betrieb erforderlichen Medien wie Strom, Signaltechnik und Druckluft angeschlossen werden müssen. Die Wechseleinrichtungen benötigen ferner erheblichen Platz.
Bauteile werden auch bearbeitet, während sie in einer Bauteilaufnahme aufgenommen von einem Roboter gehalten werden, so beispielsweise nach der WO 2007/110235 Al in einem Spannrahmen oder sparmrahmenlos, wie dies insbesondere die PCT/EP2008/004074 offenbart. In Umkehrung der Verhältnisse beim herkömmlichen Handhaben während der Bearbeitung schlägt die DE 103 38 170 Al vor, das Bearbeitungswerkzeug stationär anzuordnen und stattdessen die Bauteilaufnahme mit der darin aufgenommenen Bauteilgruppe mittels eines Roboters dem Bearbeitungsprozess entsprechend im Raum relativ zum Bearbeitungswerkzeug zu bewegen.
Die Aufnahme des Bauteils in einer von einem Roboter gehaltenen Aufnahme bereitet Probleme, wenn der Bearbeitungsprozess auf die Bauteilaufnahme Bearbeitungskräfte ausübt, die über die Bauteilaufnahme auf den Roboter übertragen werden. Die Roboterarme von Industrierobotern haben eine gewisse Nachgiebigkeit, so dass sie der Belastung entsprechend nachgeben. Die Belastung ist zum einen ungünstig für den Roboter, zum anderen ist die Bearbeitungsposition, in der der Roboter das Bauteil dem Bearbeitungs Werkzeug darbietet, mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet. Ferner ist die Bauteilaufnahme in sich nachgiebig, wodurch die Unscharfe hinsichtlich der Bearbeitungsposition vergrößert wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung in Fertigungsprozessen den Wechsel von Bauteiltypen auf einfache Weise, flexibel und rasch vollziehen zu können.
Die Erfindung schlägt hierfür eine Spannvorrichtung für Bauteile vor, durch deren Verwendung eine Fertigungsanlage und ein Fertigungsverfahren an einen Wechsel des Bauteiltyps flexibel angepasst werden können. Die Spannvorrichtung weist ein Aufnahmebett für wenigstens ein Bauteil und einen Niederhalter auf, die zusammenwirkend die Spannvorrichtung bilden, indem sie in einem miteinander verbundenen Zustand zwischen sich das wenigstens eine Bauteil in einer Bearbeitungsposition relativ zur Spannvorrichtung, insbesondere zum Aufnahmebett, fixieren. Derartige Spannvorrichtungen sind in der Robotertechnik grundsätzlich bekannt und bedürfen daher hinsichtlich der für die Erfindung nicht wesentlicher Merkmale keiner besonderen Erläuterung. Der Niederhalter kann beispielsweise stern- oder spinnenföπnig sein, um im verbundenen Zustand, also im geschlossenen Zustand der Spannvorrichtung, mit dem Aufaahmebett das wenigstens eine Bauteil an mehreren Stellen lokal relativ zum Aufnahmebett zu fixieren.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung zeichnet sich durch eine Mehrzahl von Kupplungshälften aus, die dafür geeignet sind, den Niederhalter und das Aufnahmebetl aneinander und jeweils an eine externe Aufnahmeeinrichtung automatisch anzudocken und voneinander sowie von der jeweiligen Aufnahmeeinrichtung automatisch abzudocken. So sind am Niederhalter eine erste Kupplungshälfte zum Andocken an eine in Bezug auf die Spannvorrichtung externe erste Aufnahmeeinrichtung und eine zweite Kupplungshälfte zum Andocken an das Aufnahmebett vorgesehen. Am Aufnahmebett sind eine dritte Kupplungshälfte zum Andocken an den Niederhalter und eine vierte Kupplungshälfte zum Andocken an eine andere externe, zweite Aufnahmeemrichtung vorgesehen. Durch einen ersten, für die Spannvorrichtung internen Kupplungseingriff zwischen der zweiten und der dritten Kupplungshälfte wird die Spannvorrichtung geschlossen, so dass das wenigstens eine oder die bevorzugt gleichzeitig mehreren von der Spannvorrichtung aufgenommenen Bauteile relativ zueinander und zum Aufnahmebett in einer Bearbeitungsposition relativ zu dem Aufnahmebett und dem Niederhalter fixiert ist oder sind. Aufgrund der beiden anderen Kupplungshälften, der ersten Kupplungshälfte und der vierten Kupplungshälfte, kann die Spannvorrichtung im geschlossenen Zustand an die erste oder die zweite Aufnahmeeinrichtung angedockt werden. Das Wort "oder" wird hier wie auch sonst stets von der Erfindung im üblichen logischem Sinne als "inklusiv oder" verwendet, 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 alleine ergeben kann. Bezogen auf die Andockbarkeit an externe Aufnahmeeinrichtungen bedeutet dies beispielsweise, dass die Spannvorrichtung bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens stets oder phasenweise entweder nur mit der ersten Kupplungseinrichtung an der ersten Aufnahmeeinrichtung oder nur mit der zweiten Kupplungseinrichtung an der zweiten Autnahmeeinrichtung oder aber mit der ersten Kupplungseinrichtung an der ersten Aufhahmeeinrichtung und gleichzeitig mit der zweiten Kupplung an der zweiten Aufnahmeeinrichtung angedockt sein kann. Vorteilhafterweise kann jeder der Kupplungseingriffe unabhängig von jedem der anderen Kupplungseingriffe geschlossen oder geöffnet werden, also ungeachtet der Frage, ob die anderen Kupplungseingriffe bestehen oder gelöst sind.
Die externe erste Aufnahmeeinrichtung ist vorzugsweise ein Handhabungsroboter mit einem Roboterarm, an dem eine mit der ersten Kupplungshälfte beim An- und Abdocken zusammenwirkende Kupplungshälfte angeordnet ist. Durch ein einfaches An- oder Abdockmanöver wird der Kupplungseingriff zwischen der Kupplungshälfte der ersten Aufnahmeeinrichtung und der ersten Kupplungshälfte des Niederhalters hergestellt oder gelöst. Das gleiche gilt analog für die vierte Kupplungshälfte und die zweite Aufnahmeeinrichtung, die mit einer entsprechenden eigenen Kupplungshälfte ausgestattet ist, an die das Aufnahmebett mit seiner vierten Kupplungshälfte automatisch andockbar und von der es automatisch wieder abdockbar ist. Mit "Andocken" wird im Sinne der Erfindung ein Vorgang bezeichnet, der ein Näherungsmanöver der zusammenwirkenden Kupplungshälften bis einschließlich zur Herstellung des Kupplungseingriffs umfasst. Unter "Abdocken" wird der umgekehrte Vorgang, also das Lösen des Kupplungseingriffs und ein Entfernungsmanöver verstanden. Die externe zweite Aufnahmeeinrichtung kann ein weiterer Handhabungsroboter sein, bevorzugter ist die zweite Aufnahmeeinrichtung jedoch eine stationär angeordnete Stützeinrichtung, an der das Aufnahmebett in einem Bearbeitungsbereich einer erfindungsgemäßen Anlage abgestützt werden kann, wobei gleichzeitig auch der Kupplungseingriff zwischen Stützeinrichtung und der vierten Kupplungshälfte der Spannvorrichtung hergestellt wird.
Eine erfindungsgemäße Fertigungsanlage umfasst die Spannvorrichtung und ferner die beiden externen Aufnahmeeinrichtungen sowie wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung mit einem Bearbeitungswerkzeug für die Bearbeitung des oder der mittels der Spannvorrichtung in der Bearbeitungsposition fixierten Bauteils oder mehreren Bauteile. Mit der Spannvorrichtung und den beiden externen Aufnahmeeinrichtungen kann rasch und einfach und nicht zuletzt deshalb flexibel ein Bauteiltypenwechsel vollzogen werden. Bei dem der Erfindung zugrunde liegenden Typenwechsel handelt es sich um einen Wechsel, der auch einen Wechsel der Spannvorrichtung erfordert, bei dem also nach der Bearbeitung des letzten Bauteils oder der letzten Bauteilgrappe einer auslaufenden Produktion die hierfür verwendete Spannvorrichtung gegen eine neue Spannvorrichtung ausgetauscht werden muss, die an die zu bearbeitenden Bauteile oder Bauteilgruppen des neuen Typs der nächsten Produktion angepasst ist. Der Wechsel kann ohne nennenswerte Verzögerung im Takt oder nahezu im Takt einer Serienfertigung vollzogen werden.
Während die zweite Kupplungshälfte und die dritte Kupplungshälfte in bevorzugten Ausführungen in einer laufenden Produktion für die sich wiederholende Bearbeitung von Bauteilen des stets gleichen Typs benötigt werden, schaffen die beiden nach außen wirkenden Kupplungshälften, die am Niederhalter angeordnete erste Kupplungshälfte und die am Aufnahmebett angeordnete vierte Kupplungshälfte, Flexibilität für den Austausch der Spannvorrichtung zum Zwecke des Bauteiltypenwechsels.
Der unabhängige Verfahrensanspruch beschreibt Möglichkeiten, die sich aufgrund der erfindungsgemäß erhöhten Anzahl von Kupplungsfunktionen ergeben, falls sowohl die erste Aufnahmeeinrichtung als auch die zweite Aufhahmeeinrϊchtung Handhabungsroboter mit im Raum gesteuert beweglichen Roboterarmen sind, an denen der Niederhalter und das Aufnahmebett angedockt werden können. Falls eine der beiden externen Aufoahmeeinrichtungen wie bevorzugt eine ortsfeste Stützeinrichtung ist, reduzieren sich die Variationsmöglichkeiten auf zwei Varianten. Ist die zweite Aufnahmeeinrichtung stationär angeordnet, wie dies bevorzugt wird, so werden die beschriebenen Dockingvorgänge, An- oder Abdocken, mittels der ersten Aufnahmeeinrichtung durchgeführt. Es ist jedoch durchaus denkbar, dass die erste Aufnahmeeinrichtung eine stationäre Stützeinrichtung für den Niederhalter bildet, und das Aufnahmebett von der in solchen Ausführungen durch einen Handhabungsroboter gebildeten zweiten Aufnahmeeinrichtung gesteuert im Raum bewegbar ist, so dass in dieser Variante die Dockingvorgänge von der zweiten Aufnahmeeinrichtung ausgeführt werden. Der Kupplungseingriff der zweiten und dritten Kupplungshälfte, der interne oder erste Kupplungseingriff, kann vorzugsweise durch eine lineare Annäherungsbewegung längs einer Spannachse der Spannvorrichtung hergestellt werden. Im Kupplungseingriff sind die zweite und die dritte Kupplungshälfte vorzugsweise verriegelt. Dies geschieht entweder selbsttätig oder in Abhängigkeit von einem Steuerungssignal derjenigen Aufnahmeeinrichtung, die die Annäherungsbewegung ausführt. Die Verriegelung wird vorzugsweise durch ein Steuerungssignal dieser Aufnahmeeinrichtung gelöst, so dass die bewegbare Aufnahmeeinrichtung die von ihr gehaltene Komponente der Spannvorrichtung längs der Spannachse von der anderen Komponente entfernen und dadurch das Abdocken beenden kann. Für die beiden Kupplungshälften, die im angedockten Zustand miteinander in dem die bewegbare Aufnahmeeinrichtung mit der Spannvorrichtung verbindenden zweiten Kupplungseingriff sind, gilt vorzugsweise hinsichtlich des Andockens und vorzugsweise auch des Abdockens das zum internen Kupplungseingriff zwischen der zweiten und der dritten Kupplungshälfte Gesagte.
Der dritte Kupplungseingriff mit der bevorzugt ortsfesten anderen Aufnahmeeinrichtung kann vorteilhafterweise ebenfalls auf die erläuterte Weise hergestellt und gelöst werden. Grundsätzlich kann in den Ausführungen, in denen die betreffende Aufnahmeeinrichtung ortsfest ist, der dritte Kupplungseingriff auch einfacher gestaltet sein. Bevorzugt wird in diesem dritten Kupplungseingriff jedoch die betreffende Komponente der Spannvorrichtung über den dritten Kupplungseingriff signal technisch mit der Aufnahmeeinrichtung verbunden, beispielsweise um Ausgangssignale eines Sensors der Spannvorrichtung über den dritten Kupplungseingriff zu einer Steuerung der Fertigungsanlage oder nur der im dritten Kupplungseingriff befindlichen Aufnahmeeinrichtung zu leiten. Gegebenenfalls kann über den dritten Kupplungseingriff die Spannvorrichtung auch mit Energie versorgt werden. Ein signal technischer Anschluss im dritten Kupplungseingriff ist insbesondere von Vorteil, wenn die zweite Aufnahmeeinrichtung ortsfest ist, so dass im angedockten Zustand das Aufnahmebett mit der zweiten Aufnahmeeinrichtung ebenfalls ortsfest ist und das wenigstens eine oder die mehreren Bauteile jeweils in das Aufnahmebett eingelegt wird oder werden, während der Niederhalter vom Aufnahmebett gelöst ist. Mittels eines beim Aufnahmebett vorgesehenen Sensors kann delektiert werden, ob das Bauteil oder die gegebenenfalls mehreren Bauteile eingelegt ist oder sind. Falls mehrere Bauteile nacheinander eingelegt werden oder auch bereits in einem Einlegevorgang als Bauteil gruppe eingelegt werden, können auch mehrere Sensoren, beispielsweise wenigstens ein Sensor pro Bauteil der Gruppe, am Aufnahmebett vorgesehen sein, um das Vorhandensein jedes Bauteils der Gruppe mit jeweils wenigstens einem Sensor delektieren zu können. Die Ausgangssignale des Sensors oder der mehreren Sensoren werden über den dritten Kupplungseingriff besagter Steuerung zugeführt, die in Abhängigkeit vom Signal des Sensors oder der Signale der mehreren Sensoren die bewegliche Aufhahmeemrichtung steuert, die in Abhängigkeit von einem Steuerungssignal der Steuerung den Niederhalter in den internen Kupplungseingriff mit dem Aufnahmebett oder das Aufnahmebett in den internen Kupplungseingriff mit dem Niederhalter bewegt, um das oder die eingelegten Bauteile für die Bearbeitung zu fixieren.
Obgleich die im Raum bewegliche Aufnaluneeinrichtung in bevorzugten Ausführungen ein in allen sechs Freiheitsgraden der Bewegbarkeit im Raum beweglicher Roboterarm eines Handhabungsroboters ist, genügt es in einfachen Ausführungen, wenn die bewegbare Aufnahrneeinrichtung, vorzugsweise die erste Aumahmeeinrichtung, nur längs der Spannachse der Spannvorrichtung hin und her bewegbar ist. Ein Handhabungsroboter bietet jedoch hinsichtlich der Flexibilität erhebliche Vorteile. Die andere, bevorzugt ortsfeste Aufnahmeeinrichtung, vorzugsweise die zweite Aufnahrneemrichtung, stützt die angedockte Komponente, vorzugsweise das Aufnahmebett, zumindest in eine Hauptwirkrichtung der bei der Bearbeitung auftretenden Bearbeitungskräfte ab. Vorzugsweise ist die Spannachse parallel zu der Hauptwirkrichtung der Bearbeitungskräfte. Gewichts- und Bearbeitungskräfte können zwar grundsätzlich von der dritten und vierten Kupplungshälfte im deren Kupplungseingriff aufgenommen werden, bevorzugt wird der Kupplungseingriff jedoch von zumindest einem überwiegenden Teil derartiger Belastungen entlastet, indem die zweite Aufnahrneeinrichtung das Aufnahmebett im angedockten Zustand anderweitig abstützt, vorzugsweise an einer Anlagekontur außerhalb der Kupplungshälften. Die Anlagekontur kann ausgedehnt flächenhaft sein, aber stattdessen auch von Anlagelinien oder auch nur Anlagepunkten, sogar nur einem einzigen Anlagepunkt gebildet werden.
In einfachen Ausführungen wird das Aufnahmebett von der zweiten Aufnahmeeinrichtung in der Bearbeitungsposition, genauer gesagt mit in der Bearbeitungsposition befindlichem/n Bauteil(en), zumindest im Wesentlichen unbeweglich abgestützt. In derartigen Ausführungen bildet die zweite Aufnahmeeinrichtung eine einfache, nicht bewegliche, in sich nicht veränderliche Anlage, an der das Aufnahmebett im abgestützten Zustand anliegt, beispielsweise eine Auflage, auf der das Aufnahmebett aufliegt und bereits aufgrund der Schwerkraft, also seines Gewichts, weitgehend fixiert ist. Falls die Bearbeitungsposition für die Bearbeitung verändert werden soll, kann der zwischen der dritten und der vierten Kupplungshälfle bestehende Kupplungseingriff gelöst und die erste Aumahmeeinrichtung die Spannvorrichtung mit dem Bauteil oder der Bauteilgrappe kurzzeitig von der zweiten Aufnahmeeinrichtung abheben und anschließend mit anderer Ausrichtung relativ zur zweiten Aufnahmeeinrichtung erneut in der Bearbeitungsposition für die weitere Bearbeitung positionieren und den Kupplungseingriff wieder herstellen. In besonders einfachen Ausführungen wird das Bauteil während der Bearbeitung nicht bewegt und auch nicht durch Abheben, gegebenenfalls mit kurzzeitiger Unterbrechung der Bearbeitung umpositioniert.
In Weiterentwicklungen stützt die zweite Aufnahmeeinrichtung das Aufnahmebett in der Bearbeitungsposition beweglich ab, lagert es also beweglich. Ein Handhabungsroboter, der in der Weiterentwicklung die erste Aufnalrmeeinrichtung bildet, kann die Spannvorrichtung vorzugsweise auch bei der Bearbeitung, d.h. unter der Einwirkung der äußeren Bearbeitungskraft, bewegen, entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich oder zeitweise kontinuierlich oder zeitweise diskontinuierlich, während die zweite Aufnahmeeinrichtung das Aufnahmebett während des Bewegens ständig in Bezug auf die hauptsächliche Belastung durch Bearbeitungskräfte stützt. Auch in der Weiterentwicklung kann die Spannvorrichtung insbesondere dadurch abgestützt werden, dass sie in der Bearbeitungsposition an der zweiten Aufnahmeeinrichtung anliegt, zum Zwecke des Bewegens nur von der ersten Aufnahmeeinrichtung gehalten wird und ansonsten frei anliegt. Insbesondere kann die Aufgabenverteilung zwischen erster und zweiter Aufnahmeeinrichtung so sein, dass die erste Aufnahmeeinrichtung die Spannvorrichtung in Bezug auf jeden Freiheitsgrad der Bewegbarkeit hält, den die zweite Aufnahmeeinrichtung der Spannvorrichtung im abgestützten Zustand lässt. Falls das Bauteil oder die Bauteil gruppe während der Bearbeitung oder zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten nicht bewegt wird oder für die gesamte Bearbeitung in der Stützeinrichtung unbewegt fixiert sein soll, hält die erste Aufnahmeeinrichtung im Rahmen der genannten Aufgabenverleilung die Spannvorrichtung relativ zur zweiten Aufnahmeeinrichtung und falls diese wie bevorzugt stationär angeordnet ist auch fix, also unbewegt, im Raum der Bearbeitungsstation. Stützt die zweite Aufhahmeeinrichtung die Spannvorrichtung beweglich ab, so dass diese im abgestützten Zustand wenigstens einen Freiheitsgrad der Bewegbarkeit aufweist, so hält die erste Aufhahmeeinrichtung die Spannvorrichtung in Bezug auf diesen Freiheitsgrad der Bewegbarkeit unbewegt oder bewegt sie in diesem Freiheitsgrad in der Bearbeitungsposition, beispielsweise zwischen zwei Bearbeitungsschritten oder unter der Einwirkung der äußeren Bearbeitungskraft, während die zweite Aufnahmeeinrichtung die Sparmvorrichtung abstützt. In bevorzugten Ausführungen, in denen die Spannvorrichtung an der zweiten Aufnahmeeinrichtung anliegt, lässt die zweite Aufnahmeeinrichtung der Spannvorrichtung bei bestehendem Kupplungseingriff vorzugsweise nur einen einzigen Freiheitsgrad der Bewegung, nämlich der Rotation um eine zur Spannrichlung parallelen Achse.
Die zweite Aufnahmeeinrichtung ist wie vorstehend geschildert in Weiterentwicklungen dazu eingerichtet, die Spannvorrichtung in der Bearbeitungsposition beweglich zu stützen, ihr also im abgestützten Zustand wenigstens, vorzugsweise nur einen Freiheitsgrad der Bewegbarkeit zu lassen. Bevorzugt weist sie eine Anlagekontur auf, beispielsweise eine Anlagefläche, an der das Aufnahmebett im abgestützten Zustand anliegt, so dass es in Richtung einer zu der Anlagekontur orthogonalen Achse abgestützt ist, die zweckmäßigerweise parallel zu einer Hauptwirkungsrichtung der Bearbeitungskräfte weist. Liegt das Aufnahmebett an einer Anlagefläche, mehreren Anlagelinien oder wenigstens drei Anlagepunkten an, werden ihm ein translatorischer und zwei Freiheitsgrade der rotatorischen Bewegbarkeit genommen. Von den verbleibenden drei anderen Freiheitsgraden der Bewegbarkeit werden die translatorischen vorzugsweise durch den Kupplungseingriff blockiert. Für die Fixierung der Aufnahme in Bezug auf den einzigen oder die gegebenenfalls mehreren verbleibenden Freϊheitsgrad(e) oder eine kontrollierte Bewegung in dem einzigen oder den mehreren verbleibenden Freiheitsgrad(e) sorgt vorzugsweise die erste Aufnahmeeinrichtung.
In der Spannvorrichtung kann nur ein einziges Bauteil aufgenommen sein und bearbeitet werden. Es wird im Takt der Fertigung in die Aufnahme eingelegt, bearbeitet und anschließend entnommen, so dass im nächsten Takt der gleichen Serie mit dem nächsten typgleichen Bauteil in gleicher Weise verfahren werden kann. Ebenso kann mit einer Gruppe von Bauteilen verfahren werden, wobei in der gleichen Serie im Takt der Fertigung nacheinander typgleiche Bauteilgruppen bearbeitet werden. Soweit nur von einem Bauteil die Rede ist, werden beide Fälle eingeschlossen. Falls die Aufnahme eine Bauteilgruppe aufnimmt, ist das bezeichnete Bauteil eines der Gruppe, die wenigstens noch ein weiteres Bauteil umfasst.
Die Erfindung ist insbesondere bei Bearbeitungsprozessen wie Fräsen, Bohren und anderen Spanbearbeitungen oder Umformprozessen wie etwa Prägen, Kanten, Biegen oder Bördeln, insbesondere Rollbördeln oder Rollfalzen, oder Stanzen, ebenso Schraub- und Nietprozessen mit Vorteil anwendbar. Besonders bevorzugt findet die Erfindung beim Fügen von Bauteilen Verwendung, wie insbesondere Schweißen oder dem genannten Rollfalzen, bei dem eine Falzrolle einen Bauteilflansch abfährt und diesen umlegt, so dass eine Falztasche gebildet wird, in die ein anderes Bauteil mit seinem Rand hineinragt, wodurch die Bauteile einer Fügegrappe relativ zueinander fixiert werden. Aufgrund der Erfindung können derartige Fügeprozesse mit einfachen Fügewerkzeugen durchgeführt werden. Um den Kraftfluss im Fügewerkzeug zu schließen, werden in vielen Anwendungen Rollenpaare aus Falzrolle und Gegenrolle eingesetzt. Mit der erfindungsgemäß eingesetzten Stützeinrichtung kann die Gegenrolle entfallen. Dies ist zum einen im Hinblick auf die Kosten für das Fügewerkzeug, zum anderen aber insbesondere im Hinblick auf den oftmals für die Gegenrolle nicht vorhandenen Platz von Vorteil und auch für die Bewegbarkeit relativ zum Bauteil. Falls das Aufhahmebett ein Falzbett ist, kann es eine Anlagefläche insbesondere für eine Sichtfläche oder mehrere Sichtflächen eines der zu fügenden Bauteile bilden. Das Überrollen von Bauteüsichtfiächen mit einer Gegenrolle ist stets problematisch, da durch das Überrollen die Sichtfläche in Mitleidenschaft gezogen wird. Die Erfindung ermöglicht daher auch eine besonders schonende Bearbeitung bei derartigen Fügeprozessen wie insbesondere dem Rollfalzen oder auch verallgemeinert dem Rollbördeln.
Die Vorrichtung kann um einen oder mehrere weitere Handhabungsroboter der genannten Art oder einen oder mehrere weitere Bearbeitungsroboter der genannten Art erweitert werden. Die mehreren Bearbeitungsroboter können insbesondere dafür eingerichtet sein, auf das gleiche Bauteil oder auf mehrere in der gleichen Spannvorrichtung aufgenommene Bauteile einzuwirken. Es können auch mehrere Handhabungsroboter können insbesondere im Wechsel mit der gleichen stationären Stützeinrichtung zusammenwirken. Die Vorrichtung kann zusätzlich oder statt mehrerer Handhabungsroboter oder mehrerer Bearbeitungsroboter einen oder mehrere im Bearbeitungsfluss der Bearbeitungsposition nachgeordnete(n) Bearbeitungsoder Handhabungsroboter aufweisen, um das bearbeitete Bauteil oder den bearbeiteten Bauteilverbund aus dem Aufnahmebett zu nehmen und gegebenenfalls weiter zu bearbeiten. Die Vorrichtung kann einen oder mehrere Handhabungsroboter aufweisen, die dem Handhabungsroboter, der den Niederhalter hält, vorgeordnet sind oder ihm zuarbeiten. Solch ein zusätzlicher oder mehrere zusätzliche Handhabungsroboter kann oder können dafür eingerichtet sein, dass Bauteil oder mehrere Bauteile eines durch die Bearbeitung herzustellenden Bauteilverbunds im Aufnahmebett anzuordnen. Wird im Aufnahmebett jeweils eine Bauteilgruppe aufgenommen, um die Bauteile der Gruppe in der Bearbeitungsposition zu einem Bauteilverbund zu fügen, können die Bauteile der Gruppe jeweils einzeln nacheinander in dem Aufnahmebett angeordnet werden oder, bevorzugter, bereits als geschachtelte Bauteilgruppe, in der die Bauteile in der Anordnung, die sie in dem zu schaffenden Verbund relativ zueinander einnehmen, bereits angeordnet, vorzugsweise geschachtelt sind.
Bevorzugte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen beschrieben.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Er0ndung anhand von Figuren erläutert. Anhand des Beispiels offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
Figur 1 eine erfmdungsgemäße Anlage und
Figur 2 eine erfindungs gemäße Spannvorrichtung, die an einer ersten
Aufnahmeeinrichtung angedockt ist und mittels der ersten Aufnahmeeinrichtung an eine zweite Aufhahrneeinrichtung angedockt wird.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage in einer vertikalen Draufsicht, Die Anlage umfasst mehrere Handhabungsroboter und Bearbeitungsroboter, die Bauteile unterschiedlichen Typs handhaben und bearbeiten können. Als Beispiel wurde eine Roboterzelle zum Fügen jeweils eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil gewählt. Eines der ersten Bauteile und ein damit zu fügendes der zweiten Bauteile werden im Folgenden auch als Bauteilgruppe oder einfach nur als Gruppe bezeichnet. Bei den ersten Bauteilen kann es sich beispielsweise um jeweils ein Außenhautteil für ein Kraftfahrzeug und bei den zweiten Bauteilen um jeweils ein damit zu fügendes Innenteil handeln. Im Verbund können die ersten und zweiten Bauteile jeweils paarweise ein bewegliches Anbauteil eines Kraftfahrzeugs bilden, etwa eine Tür, eine Motorhaube oder eine Heckklappe. Auch feste Karosserieteile können gefügt werden, beispielsweise jeweils ein Dachteil mit einem Schiebedachrahmen oder ein Radhaus eines Karosserieseitenleils. Zum Fügen eignet sich insbesondere das Rollfalzen, so dass beispielhaft unterstellt sei, dass die Anlage eine Falzzelle ist.
Der Bearbeitungsprozess, hier Fügeprozess, wird in einer Bearbeitungsposition 15 durchgeführt. In einer dem eigentlichen Bearbeitungsprozess bei 15 vorgelagerten Stufe werden die ersten Bauteile und zweiten Bauteile der gleichen Gruppe in der für den B auteil verbünd erforderlichen Lage relativ zueinander geschachtelt. In der vorgelagerten Bearbeitungsstufe sind zwei Handhabungsroboter 1 und 2 angeordnet. Der Handhabungsroboter 1 entnimmt jeweils ein erstes Bauteil aus einer von mehreren Bauteilablagen, beispielhaft zwei Bauteilablagen Hi und 11 j, und überführt das aufgenommene erste Bauteil in einen Klebebereich 12. Im Klebebereich 12 wird längs eines Fügerands des Bauteils Klebstoff aufgetragen. Nach dem Klebstoffauftrag bewegt der Handhabungsroboter 1 das Bauteil in einen Schachtelbereich 13 und legt es dort positioniert ab. Parallel nimmt der andere Handhabungsroboter 2 ein zweites Bauteil aus einer von mehreren weiteren Bauteilablagen, beispielhaft ebenfalls zwei Ablagen 14m und 14n, bewegt das aufgenommene zweite Bauteil in den Schachtelbereich 13 und positioniert es dort an, vorzugsweise auf dem zuvor vom Handhabungsroboter 1 abgelegten ersten Bauteil in der für den zu schaffenden Verbund vorgesehenen Lage. Die Bauteile sind jetzt lose geschachtelt, wobei der mit dem Klebstoff versehene Fügeflansch des ersten Bauteils mit einem Fügeflansch des zweiten Bauteils überlappt.
Entweder beim Positionieren des zweiten Bauteils oder im Anschluss daran in einem gesonderten Schritt nimmt der Handhabungsroboter 2 die geschachtelten Bauteile auf, bewegt sie in den Bearbeitungsbereich bei 15 und positioniert sie dort auf einem Aufnahmebett, das an einer im Bearbeitungsbereich stationär angeordneten Stützeinrichtung 30 abgestützt ist. Wenn die geschachtelte Bauteilgruppe auf dem Aufnahmebett positioniert, optional auch fixiert ist, bewegt ein weiterer Handhabungsroboter 3 einen Niederhalter zum Aufnahmebett und dockt den Niederhalter am Aufnahmebett an. Das Aufnahmebett und der Niederhalter bilden miteinander eine Spannvorrichtung. Sie fixieren im aneinander angedockten Zustand die Bauteile der auf dem Aufhahmebett platzierten Gruppe relativ zum Aufnahmebett in einer für die Bearbeitung definierten Position, der Bearbeitungsposition 15. Das im Bearbeitungsbereich befindliche Aufnahmebett, der damit im gerade laufenden Bearbeitungsprozess benutzte Niederhalter und die aufgenommenen Bauteile sind in Figur 1 nicht dargestellt, so dass der Blick auf die bei der Bearbeitungsposition 15 stationär angeordnete Stützeinrichtung 30 frei ist. Der Handhabungsroboter 3 nimmt eine Position ein, die er auch bei der Bearbeitung der vom Handhabungsroboter 2 erhaltenen Bauteil gruppe einnehmen würde.
Die Bearbeitung ist wie gesagt im Beispielfall ein Rollfalzprozess oder beinhaltet zumindest einen Rollfalzprozess. Im Bearbeitungsbereich sind Bearbeitungsroboter 4, 5, 6 und 7 angeordnet, an deren jeweiligem Roboterarm ein Bearbeitungswerkzeug 10 befestigt ist, beispielsweise jeweils ein Rollfalzwerkzeug, Denkbar wäre aber beispielsweise auch, dass ein Rollfalzwerkzeug 10 nur bei einem einzigen, bei zweien oder dreien der Bearbeitungsroboter 4 bis 7 vorgesehen ist, während einer oder mehrere der anderen ein Bearbeitungswerkzeug 10 einer anderen Art trägt oder tragen, beispielsweise ein Präge-, Stanz-, Fräs-, Bohr-, Niet- oder Schraubwerkzeug. Es kann sich bei dem oder den optional anderen Werkzeug(en) 10 auch beispielsweise um ein Schweiß Werkzeug handeln oder ein Heizwerkzeug zum Angelieren von Klebstoff. Die Bearbeitungsroboter 4 und 5 sind beispielhaft nebeneinander und dem Handhabungsroboter 3 über die Stützeinrichtung 30 gesehen gegenüberliegend und die Bearbeitungsroboter 6 und 7 links und rechts neben dem Handhabungsroboter 3 angeordnet. Die Anordnung hängt beispielsweise davon ab, an welchen Stellen und auf welche Art oder Arten die Bauteile bearbeitet werden müssen.
Im Zugangsbereich des Handhabungsroboters 3, beispielhaft an dessen vom Bearbeitungsbereich abgewandten Rückseite, sind um den Handhabungsroboter 3 mehrere unterschiedliche Spamvorrichtungen 20a, 20b, 20c und 2Od in einer Ablage so angeordnet, dass der Handhabungsroboter 3 wahlweise jede der Spannvorrichtungen 20a bis 2Od automatisch in kurzer Zeit am Ende seines Roboterarms andocken, in den Bearbeitungsbereich bei 15 bewegen, dort relativ zur Stützeinrichtung 30 positionieren und an die Stützeinrichtung 30 andocken kann.
Die Spannvorrichtungen 20a bis 2Od sind hinsichtlich ihrer Funktionalität untereinander gleich, so dass stellvertretend für jede von ihnen die in Figur 2 dargestellte mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist. Sie können mittels des Handhabungsroboters 3 wahlfrei gegeneinander ausgetauscht werden. Sie unterscheiden sich voneinander nur soweit dies erforderlich ist, um Bauteile unterschiedlichen Typs in der Anlage bearbeiten zu können. So können mit der Spannvorrichtung 20a Bauteile eines ersten Typs zur Bildung eines Anbauteils für eine Karosserie eines ersten Typs oder eines Karosserieteils eines ersten Typs und mit der Spannvorrichtung 20b Bauteile eines zweiten Typs zur Bildung eines Anbauteils für eine Karosserie eines anderen, zweiten Typs oder eines Karosserieteils eines anderen, zweiten Typs usw. aufgenommen und in der Bearbeitungsposition 15 fixiert werden. In einer bevorzugten Anwendung im Fahrzeugbau können die Bauteile oder Bauteilgruppen unterschiedlichen Typs insbesondere Anbauteile für Karosserien oder Karosserieteile von im fertigen Fahrzeug gleicher Funktionalität sein, beispielsweise stets Türen oder stets Heckklappen oder stets Schiebedächer, wobei sie sich hinsichtlich des Modells des Fahrzeugs voneinander unterscheiden, also beispielsweise eine Tür oder ein Schiebedach für ein erstes Fahrzeugmodell und eine Tür oder ein Schiebedach für ein anderes, zweites Fahrzeugmodell. Grundsätzlich ist aber auch denkbar, das der Typunterschied darin begründet ist, dass in der Anlage das eine Mal ein Anbauteil oder ein Karosserieteil einer ersten Funktion und das andere Mal ein Anbauteil oder ein Karosserieteil einer anderen, zweiten Funktion bearbeitet wird, beispielsweise das eine Mal eine Fahrzeugtür und das andere Mal eine Motorhaube.
Figur 2 zeigt eine der Spannvorrichtungen 20a bis 2Od in einem Schnitt, der eine Spannachse Z enthält. Aufgrund der funktionalen Gleichheit der Spannvorrichtungen 20a bis 2Od ist stellvertretend für jede von ihnen die in Figur 2 dargestellte mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Die Spannvorrichtung 20 ist am Roboterarm des Handhabungsroboters 3 angedockt, der eine erste Aufhahmeeinrichtung bildet. Die Spannvorrichtung 20 ist im wesentlichen zweiteilig. Sie umfasst als erste Komponente ein Aufnahmebett 21, das eine an den Verlauf des Fügeflansches angepasst geformte Anlagefläche aufweist. Das Aufnahmebett 21 ist fest mit einer Trägerstruktur 22 verbunden. Bei der zweiten Hauptkomponente der Spannvorrichtung 20 handelt es sich um einen Niederhalter 23, der im dargestellten geschlossenen Zustand der Spannvorrichtung 20 das aufgenommene Bauteil oder die aufgenommene Bauteilgruppe relativ zum Aufnahmebett 21 fixiert, beispielsweise indem der Niederhalter 23 mehrere Klemmstellen mit dem Aufnahmebett 21 bildet, an denen das Bauteil oder die Bauteilgruppe zwischen dem Aufnahmebett 21 und dem Niederhalter 23 geklemmt wird. Wenn im Folgenden nur von einer Bauteil grappe die Rede ist, so steht dies synonym auch für die Bearbeitung nur eines einzelnen Bauteils und auch synonym für Fälle, in denen die Spannvorrichtung überhaupt nur ein einziges Bauteil aufnimmt.
Der Niederhalter 23 weist an einer vom Aufnahmebett 21 abgewandten Rückseite in einem zentralen Bereich eine erste Kupplungshälfte 24 und an einer dem Aufnahmebett 21 zugewandten Niederhalteseite ebenfalls in einem zentralen Bereich eine zweite Kupplungshälfte 25 auf. Die Spannvorrichtung 20 ist über die erste Kupplungshälfte 24 mit dem Handhabungsroboter 3 verbunden. Sie wirkt mit einer am Ende des Roboterarms angeordneten anderen Kupplungshälfte 9 zusammen. Die Kupplungshälften 9 und 24 sind in einem lösbaren Kupplungseingriff. Der Kupplungseingriff kann vom Handhabungsroboter 3 automatisch durch Andocken hergestellt und ebenfalls automatisch durch Abdocken gelöst werden. Im Kupplungseingriff sind die Kupplungshälften 9 und 24 mittels einer Verriegelungseinrichtung aneinander verriegelt. Die Verriegelung stellt sich beim Andocken entweder von selbst her oder wird vom Handhabungsroboter 3 bewirkt. Zum Lösen des Kupplungseingriffs, dem Abdocken, erhält die Verriegelungseinrichtung ein Steuersignal vom Handhabungsroboter 3, woraufhin die Verriegelung automatisch gelöst wird. Nach dem Lösen der Verriegelung bewegt der Handhabungsroboter 3 den Roboterarm zum Beenden des Abdockens entgegen einer zur Spannachse Z parallelen Spannrichtung Z linear vom Niederhalter 23 weg, so dass die Kupplungshälften 9 und 24 voneinander frei kommen. Das Aufnahmebett 21 und der Niederhalter 23 sind durch einen in Bezug auf die Spannvorrichtung 20 internen Kupplungseingriff der Kupplungshälfte 25 des Niederhalters 23 und einer Kupplungshälfte 26 des Aufnahrnebetts 21 aneinander befestigt. Auch dieser Kupplungseingriff kann durch Andocken automatisch hergestellt und durch Abdocken automatisch gelöst werden. Das Aufnahmebett 21 weist die Kupplungshälfte 26 an einer dem Niederhalter 23 zugewandten Aufnahmeseite ebenfalls in einem zentralen Bereich auf. Die Kupplungshälften 25 und 26 wirken in der gleichen Weise zusammen wie die Kupplungshälften 9 und 24. Die von den Kupplungshälften 9 und 24 gebildete externe Kupplung und die von den Kupplungshälften 25 und 26 gebildete interne Kupplung können insbesondere gleich sein, d.h. eine der Kupplungshälften 9 und 24 kann einer der Kupplungshälften 25 und 26 entsprechen, und die jeweils verbleibenden Kupplungshälften können einander auch entsprechen. Von Vorteil ist, wenn das Zusammenfahren und das Auseinanderfahren der im jeweiligen Kupplungseingriff zusammenwirkenden Kupplungshälften 9 und 24 der externen und 25 und 26 der internen Kupplung, also das An- und Abdocken, längs der gleichen Achse Z erfolgen, wie dies im Beispiel auch der Fall ist. Unbedingt erforderlich ist dies jedoch nicht.
Die Spannvorrichtung 20 weist über die interne Kupplung 25, 26 und die externe Kupplungshälfte 24 hinaus noch eine weitere externe Kupplungshälfte 27 an der vom Niederhalter 23 abgewandten Rückseite des Aufnahmebetts 21 auf. Auch die Kupplungshälfte 27 ist am Aufnahmebett 21 zentral angeordnet. Mit dieser Kupplungshälfte 27 kann die Spannvorrichtung 20 an eine zweite Aufnahmeeinrichtung 30 angedockt werden, die hierfür eine Kupplungshälfte 31 aufweist. Im Ausführungsbeispiel bildet die Stützeinrichtung 30 der Fertigungsanlage (Fig. 1) die zweite Aumahmeeinrichtung. Für die Kupplungshälften 27 und 31 gilt vorzugsweise das zu den anderen Kupplungshälften bereits Gesagte. Für das Zusammenwirken der Kupplungshälften 27 und 31 ist es zwar nicht unumgänglich erforderlich, aber dennoch vorteilhaft, dass sie durch eine Näherungsbewegung längs der Z- Achse in den gemeinsamen Kupplungseingriff und somit aneinander angedockt und durch eine Entfernungsbewegung in die Gegenrichtung voneinander abgedockt werden können, wobei vorteilhafterweise die Kupplungshälften 27 und 31 ebenfalls mit einem anhand der Kupplungshälften 9 und 24 geschilderten Verriegelungsmechanismus ausgestattet sind. Das Verriegeln kann wie bereits geschildert selbsttätig oder in Abhängigkeit von einem Steuersignal erfolgen. Wird der Verriegelungsmechanismus vom Handhabungsroboter 3 gesteuert, wie dies bevorzugt wird, wird das Steuersignal über die KupplungshälfLen 9, 24, 25 und 26 zu den Kupplungshälften 27 und 31 durchgeleitet. Die Kupplungshälften 9, 24, 25 und 26 weisen entsprechende Anschlüsse und zweckmäßigerweise auch Anschlüsse für die Zuleitung und Durchleitung von Energie auf. Stattdessen oder wahlweise kann das Steuersignal für den Verriegelungsmechanismus der Kupplungshälften 27 und 31 auch von der Stützeinrichtung 30 oder von einer übergeordneten Steuerung über die Stützeinrichtung 30 ausgegeben werden. Dies gilt auch in Bezug auf die interne Kupplung von 25 und 26.
Die Kupplungshälften 24 bis 27 der Spannvorrichtung 20, sind wie gesagt in einem zentralen Bereich der Spannvorrichtung 20 angeordnet, im Ausführungsbeispiel wie bevorzugt längs der Spannachse Z der Spannvorrichtung 20. Die Spannachse Z fällt auch mit einer hauptsächlichen Wirkrichtung der bei der Bearbeitung auftretenden Bearbeitungskräfte zusammen. Vorzugsweise weist die Spannachse Z eine vertikale Richtungskomponente auf oder ist eine Vertikale.
Die Anlagefläche des Aufnahmebetts 21 erstreckt sich um den zentralen Bereich der Spannvorrichtung 20. Der Niederhalter 23 erstreckt sich aus dem zentralen Bereich stem- oder spinnenförmig zur Peripherie bis bezogen auf die Z- Achse radial zum Aufnahmebett 21, um gemeinsam mit diesem das zu bearbeitende Bauteil bzw. die zu bearbeitende Bauteilgruppe in der Bearbeitungsposition zu fixieren.
Die Stützeinrichtung 30 ist im Raum der Anlage ortsfest. Sie weist eine Anlagekontur 32 auf, an der der Handhabungsroboter 3 die Spannvorrichtung 20 anlegt, wenn er die Spannvorrichtung 20 an die Stützeinrichtung 30 andockt, indem nämlich ein entsprechendes Dockingmanöver den Kupplungseingriff der Kupplungshälften 27 und 31 herstellt. Die Anlagekontur 32 weist zumindest im Wesentlichen orthogonal zur Z- Achse. Sie nimmt zumindest einen überwiegenden Teil der Bearbeitungskräfte und, falls die Spannkontur 20 wie bevorzugt auf ihr aufliegt auch des Gewichts der Spannvorrichtung 20 auf. Die Anlagekontur 32 kann eine einfache feste Fläche sein, an der die Spannvorrichtung 20 bei der Bearbeitung fest, unbeweglich anliegt und optional vom Handhabungsroboter 3 kurzzeitig abgehoben wird, falls die Bauteilgruppe relativ zu den Bearbeitungsrobotern 4 bis 7 umpositioniert werden soll. Sie kann auch als reibungsarme Anlagekontur, beispielsweise Gleitfläche oder Rollen- oder Kugellager gestaltet sein, so dass der Handhabungsroboter 3 die Spannvorrichtung 20 im Kupplungseingriff der Kupplungshälften 27 und 31 um die Z- Achse drehen kann, was allerdings bedingt, dass der Kupplungseingriff zwischen Handhabungsroboter 3 und Niederhalter 23 bei der Bearbeitung bestehen bleibt oder nach einem Lösen wieder hergestellt werden müsste. In noch einer Alternative kann die Stützeinrichtung 30 über einen Antrieb zum Drehen der Spannvorrichtung 20 verfügen, so dass der Handhabungsroboter 3 vom Niederhalter 23 abdocken kann oder zum Verändern der Drehwinkelposition des Bauteils oder Bauteilverbunds zumindest nicht angedockt bleiben muss.
In Bezug auf die zweite Aufnahmeeinrichtung bzw. Stützeinrichtung 30 wird die DE 10 2009 018 619 in Bezug genommen, allerdings mit dem Unterschied, dass die Spannvorrichtung 20 der Erfindung während der Bearbeitung jeweils eines Bauteils oder einer Bauteilgruppe an der Stützeirmchtung 30 angedockt ist.
Der Kupplungseingriff zwischen dem Handhabungsroboter 3 und dem Niederhalter 23 bleibt vorzugsweise solange bestehen, bis ein Typwechsel vollzogen wird. Für die sequentielle Bearbeitung stets typgleicher Bauteile oder Bauteilgruppen initiiert der Handhabungsroboter 3 nach Abschluss jeweils der Bearbeitung eines Bauteils oder einer Bauteilgruppe des betreffenden Typs mittels eines entsprechenden Steuersignals das Lösen des internen Kupplungseingriffs von 25 und 26 und hebt den Niederhalter 23 vom Aufnahmebett 21 ab. Das Steuersignal kann alternativ auch von oder über die Stützeinrichtung 30 gegeben werden, obgleich diese von solch einer Steuerungsfunktion vorzugsweise frei ist. Wenn das bearbeitete Bauteil oder die bearbeitete Bauteilgruppe vom Niederhalter 23 frei ist, wird es oder sie von einem weiteren Handhabungsroboter 8 aus dem Aufnahmebett 21 genommen und in einer der Bearbeitungsposition 15 nachgeordneten Ablage 16 abgelegt. Optional kann der Handhabungsroboter 8 die bearbeitete Bauteilgruppe, im Beispiel den durch die Bearbeitung hergestellte Bauteilverbund, in einen Nachbearbeitungsbereich 17 bewegen, dort für eine weitere Bearbeitung halten oder ablegen, und anschließend in der Ablage 16 ablegen. Wenn das Aufnahmebett 21 frei ist, legt der Handhabungsroboter 2 ein nächstes Bauteil oder eine nächste Bauteilgruppe des gleichen Typs in das Aufnahmebett 21 ein. Der Handhabungsroboter 3 dockt den Niederhalter 23 wieder am Aufnahmebett 21 an, so dass das eingelegte Bauteil oder die Bauteilgruppe in der Bearbeilungsposition 15 relativ zur Spannvorrichtung 20 fixiert ist und bearbeitet werden kann. Nach Abschluss der Bearbeitung in der Bearbeitungsposition 15 wiederholt sich der Zyklus. In einer Abwandlung kann auch der Handhabungsroboter 3 mit dem angedockten Niederhalter 23 im Takt der Serie jeweils das nächste Bauteil oder zum Fügen eines Bauteilsverbunds eines der Bauteile der für den Verbund vorgesehenen Gruppe aufnehmen und den Niederhalter 23 mit dem aufgenommenen Bauteil an das Aufnahmebett 21 andocken. Falls ein Bauteilverbund hergestellt werden soll, kann zuvor ein anderes Bauteil des herzustellenden Verbunds in das Aufnahmebett 21 eingelegt worden sein, so dass die Bauteile der aufgenommenen Gruppe relativ zum Aufnahmebett 21 und relativ zueinander in der Bearbeitungsposition 15 gespannt, d. h. fixiert sind. Die Fixierung in der Bearbeitungsposition 15 kann absolut unbeweglich sein. In einer Abwandlung sind Bewegungen der Spannvorrichtung 20 in der Bearbeitungsposition 15 möglich, soweit der Kupplungseingriff mit der Stützeinrichtung 30 dies erlaubt.
Das Aufnahmebett 21 umfasst Sensorik, um feststellen zu können, ob ein Bauteil oder eine Gruppe von Bauteilen aufgenommen ist, optional um auch festzustellen, ob das Bauteil oder die Bauteilgruppe korrekt im Aufnahmebett 21 positioniert ist. Bestandteil der Sensorik ist ein Sensor 28, der wie bevorzugt, aber nur beispielhaft im Bereich der Anlagefläche des Aufnahmebetts 21 angeordnet ist. Um das Vorhandensein jedes Bauteils der im Beispielfall zu bearbeitenden Bauteilgruppe feststellen zu können, ist für die Bauteile der Gruppe jeweils ein eigener Sensor vorgesehen, für das zweite Bauteil der jeweiligen Gruppe also ein weiterer Sensor 29. Auch der weitere Sensor 29 ist wie bevorzugt, aber nur beispielhaft im Bereich der Anlagefläche des Aufnahmebetts 21 angeordnet. Die Sensoren 28 und 29, gegebenenfalls weitere Sensoren, können Berührungssensoren oder berührungsfrei arbeitende Sensoren sein, beispielsweise optische Sensoren. Sie können unterschiedlich, auch der Art nach unterschiedlich oder zumindest der Art nach gleich, vorzugsweise gleiche Sensoren sein. Sie sind aufgrund ihrer räumlichen Anordnung im oder am Aufnahmebett 21 dem jeweiligen Bauteil der Gruppe zugeordnet. Die Sensorik aus oder mit den Sensoren 28 und 29 ist für die Versorgung mit Energie und die Ableitung von Sensorsignalen über jeweilige Verbindungen 28a und 28b an die Kupplungshälfte 27 angeschlossen und über diese im Kupplungseingriff mit der Stützeinrichtung 30 verbunden, die hierfür bis zu einem Medienanschluss der Kupplungshälfte 31 reichende Verbindungen 33 und 34 aufweist. Die Sensorik funktioniert daher bei abgedocktem Niederhalter 23 und bedarf nicht eines Anschlusses an den Handhabungsroboter 3.
Soll ein Typwechsel in Bezug auf die zu bearbeitenden Bauteile vollzogen werden, beispielsweise vom Fügen einer Fahrzeugtür eines ersten Fahrzeugmodells auf das Fügen einer Tür eines zweiten Fahrzeugmodells oder eines anderen Anbauteils, wird die an die Bauteile des ersten Typs angepasste Spannvorrichtung der laufenden Bearbeitung, im Beispiel die Spann Vorrichtung 20a, gegen die an die Bauteile des neuen, zweiten Typs angepasste Spannvorrichtung ausgetauscht; dies sei die Spannvorrichtung 20b. Vorzugsweise tauscht der Handhabungsroboter 3 die Spann Vorrichtungen 20 gegeneinander aus. In einer Variante kann ein weiterer solcher Handhabungsroboter vorgesehen sein, der die neue Sparmvorrichtung 20b handhabt, so dass der Handhabungsroboter 3 nur die alte Spannvorrichtung 20a aus der Bearbeitungsposition 15 in die Ablage verbringt.
Für den Typwechsel dockt der Handhabungsroboter 3 nach Entnahme des oder der letzten bearbeiteten Bauteils oder Bauteilgruppe des bisher bearbeiteten ersten Typs den Niederhalter 23 der an den ersten Typ angepassten ersten Spannvorrichtung 20a an das noch an der Stützeinrichtung 30 angedockte, jetzt leere Aufnahmebett 21 der gleichen Spannvorrichtung 20a an. Auf ein Steuersignal des Handhabungsroboters 3 oder der Stützeinrichtung 30 wird der Kupplungseingriff der Kupplungshälften 27 und 31 geöffnet, und der Handhabungsroboter 3 bewegt das Aufnahmebett 21 mittels des Niederhalters 23 von der Stützeinrichtung 30 weg, im Ausführungsbeispiel hebt er es ab, und zur Ablage der Spannvorrichtungen 20a bis 2Od hin. In der Ablage positioniert der Handhabungsroboter 3 Spannvorrichtung 20a und dockt sie dann automatisch an ihrem Platz durch Öffnen des Kupplungseingriffs von 9 und 24 ab. Vorzugsweise legt er sie so ab, dass er sie für einen eventuellen Wechsel zurück auf den ersten Bauteiltyp wieder automatisch aufnehmen kann, ohne ein Zutun von außen zu erfordern.
Der Handhabungsroboter 3 nimmt mit seiner nun freien Kupplungshälfte 9 die an den zweiten Typ von Bauteilen angepasste zweite Spannvorrichtung 20b in der Ablage auf, indem er automatisch an deren Kupplungshälfte 24 andockt. Er bewegt sie in den Bearbeitungsbereich bei 15 und dockt sie mit ihrer freien vierten Kupplungshälfte 27 an der Stützeinrichtung 30 an. Die angedockte Spannvorrichtung 20b befindet sich nun in der Bearbeitungsposition 15. Der interne Kupplungseingriff von 25 und 26 wird gelöst, automatisch vom Handhabungsroboter 3 oder der Stützeinrichtung 30, so dass der Handhabungsroboter 3 den Niederhalter 23 vom Aufnahmebett 21 weg bewegen kann und das erste Bauteil oder die erste Bauteil gruppe des zweiten Typs in die zweite Spannvorrichtung 20b eingelegt werden und der Bearbeitungszyklus für diesen Bauteiltyp starten kann. Beim Andocken an der Stützeinrichtung 30 wird die jeweils neue Spannvorrichtung, hier 20b, vom Handhabungsroboter 3 relativ zur Stützeinrichtung 30 so positioniert, dass sie von der Anlagekontur 31 der Stützeinrichtung 30 abgestützt wird, um die Kupplung der Kupplungshälften 27 und 31 von Bearbeitungskräflen und dem Gewicht der Spannvorrichtung zu entlasten.
Bezugszeichen:
1 Handhabungsroboter
2 Handhabungsroboter
3 erste Aufnahmeeinrichtung, Handhabungsroboter
4 Bearbeitungsroboter
5 Bearbeitungsroboter
6 Bearbeitungsroboter
7 Bearbeitungsroboter
8 Handhabungsroboter
9 Kupplungshäl fte
10 Bearbeitungswerkzeug
I Hj Ablage erste Bauteile
12 Klebebereich
13 Schachtelbereich
14m,n Ablage zweite Bauteile
15 Bearbeitungsposition
16 Ablage Bauteilverbund Nachbearbeitungsbereich
Greiferablage
-
Spannvorrichtung a-d Spannvorrichtungen unterschiedlichen Typs
Aufnahmebett
Trägerstruktur
Niederhalter erste Kupplungshälfte zweite Kupplungshälfte dritte Kupplungshälfte vierte Kupplungshälfte
Sensor a Signal- und Energieverbindung
Sensor a Signal- und Energieverbindung zweite Aufnahmeeinrichtung, Stützeinrichtung
Kupplungshälfte
Anlagekontur
Spannachse, Sparmrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Spannvorrichtung für Bauteile, umfassend: a) ein Aufhahmebett (21 ) für wenigstens ein Bauteil, b) einen Niederhalter (23), c) eine am Niederhalter (23) angeordnete erste Kupplungshälfte (24) zum Andocken an eine erste Aufhahmeeinrichtung (3), d) eine am Niederhalter (23) angeordnete zweite Kupplungshälfte (25) zum Andocken an das Aufnahmebett (21), e) eine am Aufnahmebett (21) angeordnete dritte Kupplungshälfte (26) zum Andocken an den Niederhalter (23) und f) eine am Aufhahmebett (21) angeordnete vierte Kupplungshälfte (27) zum Andocken an eine zweite Aufhahmeeinrichtung (30), g) wobei das Aufhahmebett (21) und der Niederhalter (23) in einem Kupplungseingriff der zweiten Kupplungshälfte (25) und der dritten Kupplungshälfte (26) in eine Spannrichtung (Z) aufeinander zu gespannt sind, um das wenigstens eine Bauteil zwischen dem Aufnahmebett (21) und dem Niederhalter (23) in einer Bearbeitungsposition relativ zu dem Aufnahmebett (21) zu fixieren.
2. Spannvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmebett (21) wenigstens einen Sensor (28) aufweist, mittels dem feststellbar ist, ob das wenigstens eine Bauteil in dem Aufhahmebett (21) angeordnet ist, und der Sensor (28) vorzugsweise über die vierte Kupplungshälfte (27) mit Energie versorgbar oder elektrische oder optische Signale des Sensors (28) vorzugsweise über die vierte Kupplungshälfte (27) auskoppelbar sind.
3. Spannvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Sensors (28) feststellbar ist, ob ein weiteres Bauteil in dem Aufnahmebett (21) angeordnet ist, oder das Aufnahmebett (21) für die Detektion des weiteren Bauteils einen weiteren Sensor (29) aufweist und der weitere Sensor (28) vorzugsweise über die vierte Kupplungshälfte (27) mit Energie versorgbar oder elektrische oder optische Signale des weiteren Sensors (28) vorzugsweise über die vierte Kupplungshälfte (27) auskoppelbar sind.
4. Spaimvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale:
(i) die erste Kupplungshälfte (24) weist einen Medienanschluss auf, über den der Spannvorrichtung (20) Energie oder ein Steuerungssignal oder ein Fluid oder der ersten Aufnahmeeinrichtung (3) ein Ausgangssignal eines Sensors der Spannvorrichtung zufuhrbar ist;
(ii) die vierte Kupplungshälfte (27) weist einen Medienanschluss auf, über den der Spannvorrichtung (20) Energie oder ein Steuerungssignal oder ein Fluid oder der zweiten Aufnahmeeinrichtung (30) ein Ausgangssignal eines Sensors der Spannvorrichtung (20) zuführbar ist;
(iii) die zweite und die dritte Kupplungshälfte (25, 26) weisen jeweils einen Medienanschluss auf, über den Energie oder ein Steuerungssignal oder ein Fluid oder ein Ausgangssignal eines Sensors der Spannvorrichtung (20) von dem Aufnahmebell (21) zum Niederhalter (23) oder in umgekehrter Richtung im Kupplungseingriff dieser Kupplungshälften (25, 26) geleitet werden kann.
5. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale:
(i) der Kupplungseingriff von zweiter und dritter Kupplungshälfte (25, 26) ist durch eine in
Spannrichtung (Z) verlaufende Andockbewegung der zweiten und dritten
Kupplungshälfte (25, 26) automatisch herstellbar; (ii) die erste Kupplungshälfte (24) ist durch eine in die Spannrichtung (Z) verlaufende
Andockbewegung an die erste Aufnahmeeinrichtung (3) automatisch andockbar; (iii) die vierte Kupplungshälfte (27) ist durch eine in die Spannrichtung (Z) verlaufende
Andockbewegung an die zweite Aufnahmeeinrichtung (30) automatisch andockbar; (iv) die erste, zweite, dritte und die vierte Kupplungshälfte (24, 27) sind im angedockten
Zustand von Niederhalter (23) und Aufnahmebett (21) längs einer gemeinsamen
Spannachse (Z) in oder gegen die Spannrichtung (Z) aneinander andockbar oder voneinander abdockbar angeordnet.
6. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale:
(i) die zweite Kupplungshälfte (25) ist an einer Niederhalteseite des Niederhalters (23) und die erste Kupplungshälfte (24) an einer von der Niederhalteseite abgewandten Rückseite des Niederhalters (23) angeordnet;
(ii) die dritte Kupplungshälfte (26) ist an einer Aufnahmeseite des Aufnahmebetts (21) und die vierte Kupplungshälfte (27) an einer von der Aufnahmeseite abgewandten Rückseite des Aufnahmebetts (21) angeordnet;
(iii) die zweite Kupplungshälfte (25) ist an einer Niederhalteseite des Niederhalters (23) in einem zentralen Bereich des Niederhalters (23) und die dritte Kupplungshälfte (26) ist an einer Aufnahmeseite des Aufnahmebetts (21) in einem zentralen Bereich des Aufnahmebetts (21) angeordnet;
(iv) die erste Kupplungshälfte (24) ist an einer vom Aufnahmebett (21) abgewandten Rückseite des Niederhalters (23) in einem zentralen Bereich des Niederhalters (23) und die vierte Kupplungshälfte ist (26) an einer vom Niederhalter (23) abgewandten Rückseite des Aufnahmebetts (21) in einem zentralen Bereich des Aufnahmebetts (21) angeordnet;
(v) die Spannvorrichtung umfasst einen im Kupplungseingriff der zweiten und dritten Kupplungshälfte den Niederhalter und das Aufnahmebett umgreifenden Bügel mit einer am Niederhalter angeordneten ersten Bügelhälfte und einer am Aufnahmebett angeordneten zweiten Bügelhälfte, wobei die zweite Kupplungshälfte an einem Ende der ersten Bügelhälfte und die dritte Kupplungshälfte an einem Ende der zweiten Bügelhälfte angeordnet ist.
7. Anlage zum Bearbeiten von Bauteilen, die Anlage umfassend: a) eine Spannvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, b) einen Handhabungsroboter, der die erste Aufnahmeeinrichtung (3) bildet und dazu eingerichtet ist, bl) den Niederhalter (23) durch Andocken an die erste Kupplungshälfte (24) automatisch aufzunehmen und durch Abdocken wieder abzulegen, b2) den Niederhalter (23) an das Aufnahmebett (21) automatisch anzudocken, nämlich durch Herstellung des Kupplungseingriffs der zweiten und der dritten
Kupplungshälfte (25, 26), b3) und das Aufnahmebett (21) im Kupplungseingriff mit dem Niederhalter (23) mittels der vierten Kupplungshälfte (27) an der zweiten Aufnahmeeinrichtung
(30) automatisch anzudocken, c) eine vorzugsweise stationär angeordnete Stützeinrichtung, die die zweite Aufnahmeeinrichtung (30) bildet, d) und eine Bearbeitungseinrichtung (4, 5, 6, 7) mit einem Bearbeitungswerkzeug (10) für die Bearbeitung eines zwischen dem Aufnahmebett (21) und dem Niederhalter (23) gespannten Bauteils.
8. Anlage nach dem vorhergehenden Anspruch und wenigstens einem der folgenden Merkmale: (i) der Handhabungsroboter (3) ist dazu eingerichtet, das Aufnahmebett (21) im
Kupplungseingriff mit dem Niederhalter (23) mittels der vierten Kupplungshälfte (27) von der Stützeinrichtung (30) automatisch abzudecken, vorzugsweise mittels eines über die erste, die zweite und die dritte Kupplungshälfte (24, 25, 26) zur vierten Kupplungshälfte (27) leitbaren Steuerungssignals;
(ii) der Handhabungsroboter (3) ist dazu eingerichtet, den Kupplungseingriff der zweiten und der dritten Kupplungshälfte (25, 26) automatisch zu lösen, um das Bauteil oder die Bauteilgruppe aus dem Aufnahmebett (21) nehmen zu können, vorzugsweise mittels eines über die erste Kupplungshälfte (24) zur zweiten oder dritten Kupplungshälfte (25, 26) leitbaren Steuerungssignals.
9. Anlage nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens eine weitere Spannvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannvorrichtungen (20a-20d) an unterschiedliche Typen von Bauteilen angepasst und für einen Wechsel des zu bearbeitenden Bauteiltyps mittels des Handhabungsroboters (3) gegeneinander austauschbar sind.
10. Verfahren zum Wechsel der Bearbeitung von Bauteilen eines ersten Typs auf Bauteile eines anderen, zweiten Typs unter Verwendung einer an die Bauteile des ersten Typs angepassten ersten Spannvorrichtung (20a) und einer an die Bauteile des zweiten Typs angepassten zweiten Spannvorrichtung (20b) jeweils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem a) der Niederhalter (21) der ersten Spannvorrichtung (20a) an einer ersten Aufnahmeeinrichtung (3) und das Aufnahmebelt (21) der ersten Spannvorrichtung (20a) an einer zweiten Aufnahmeeϊnrichtung (30) angedockt ist, b) die erste Aufiiahmeeinrichtung (3) entweder den Niederhalter (23) am Aufnahmebett (21) oder die zweite Aufnahmeeinrichtung das Aufnahmebett am Niederhalter andockt, c) entweder die erste Aufnahmeeinrichtung (3) das an den Niederhalter (21) angedockte Aufnahrnebett (21) von der zweiten Aufnahmeeinrichtung (30) oder die zweite Aufnahmeeinrichtung den an das Aufnahmebett angedockten Niederhalter von der ersten Aufnahmeeinrichtung abdockt, d) diejenige Aufnahmeeinrichtung (3), die den Schritt c) ausgeführt hat, den Niederhalter (23) und das Aufnahmebett (21) gemeinsam in einer Ablage ablegt, el) danach entweder die erste Aufnahmeeinrichtung (3) die zweite Spannvorrichtung (20b) aufnimmt, das Aufnahmebett (21) der zweiten Spannvorrichtung (20b) an der zweiten Aufnahmeeinrichtung (30) andockt und den Niederhalter (23) der zweiten Spannvorrichtung (20b) von dem an der zweiten Aufnahmeeinrichtung (30) andockten Aufnahmebett (21) abdockt, e2) oder die zweite Aufnahmeeinrichtung die zweite Spannvorrichtung aufnimmt, den Niederhalter der zweiten Spannvorrichtung an der ersten Aufnahmeeinrichtung andockt und das Aufnahmebett von dem an der ersten Aufnahmeeinrichtung andockten Niederhalter abdockt.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem eine der Aufnahmeeinrichtungen (3, 30), vorzugsweise die zweite Aufnahmeeinrichtung (30), eine stationäre Stützeinrichtung (30) und die andere ein Handhabungsroboter (3) ist, der die zum An- und Abdocken erforderlichen Manöver ausführt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem entweder im Schritt el ) die erste Aufnahmeeinrichtung (3) am Niederhalter (23) der zweiten Spannvorrichtung (20b) andockt und so die zweite Spannvorrichtung (20b) aufnimmt, falls der Niederhalter (23) und das Aufnahmebett (21) der zweiten Spannvorrichtung (20b) bereits im Kupplungseingriff sind, oder den angedockten Niederhalter (23) am Aufnahmebett (21) der zweiten Spannvorrichtung (20b) andockt und so die zweite Spannvorrichtung aufnimmt, oder im Schritt e2) die zweite Aumahmeeinrichtung am Aufnahmebett der zweiten Sparmvorrichtung andockt und so die zweite Spannvorrichtung aufnimmt, falls der Niederhalter und das Aufnahmebett der zweiten Spannvorrichtung bereits im Kupplungseingriff sind, oder das angedockte Aufnahmebett am Niederhalter der zweiten Spannvorrichtung andockt und so die zweite Spannvorrichtung aufnimmt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum Bearbeiten von Bauteilen jeweils des gleichen Typs f) eines der Bauteile in das an der zweiten Aufnahmeeinrichtung (30) angedockte Aumahmebett (21) der angepassten Spannvorrichtung (20) eingelegt wird, g) die erste Aumahmeeinrichtung (3) den Niederhalter (23) der angepassten Spannvorrichtung (20) an das Aufnahmebett (21) oder die zweite Aufnahmeeinrichtung das Aumahmebett an den Niederhalter andockt und dadurch das Bauteil zwischen dem Aufnahmebett (21) und dem Niederhalter (23) in der Bearbeitungsposition fixiert, h) eine Bearbeitungseinrichtung (4, 5, 6, 7) das Bauteil in der Bearbeitungsposition bearbeitet, i) die erste Aufnahmeeinrichtung (3) den Niederhalter (23) vom Aufnahmebett (21) oder die zweite Aufnahmeeinrichtung das Aufnahmebett vom Niederhalter abdockt, j) das bearbeitete Bauteil entnommen k) und ein als nächstes zu bearbeitendes Bauteil des gleichen Typs in der Sequenz der
Schritte f) bis j) behandelt wird.
14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem eine Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3 verwendet wird und der Niederhalter (23) und das Aufnahmebett (21) im Schritt g) erst aneinander gedockt werden, nachdem der Sensor (28, 29) delektiert hat, dass das Bauteil in dem Aufnahmebett (21) angeordnet wurde.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeweils ein erstes Bauteil eines bestimmten Typs und wenigstens ein zum ersten Bauteil passendes zweites Bauteil in der Spannvorrichtung (20) durch Herstellung des Kupplungseingriffs der zweiten und der dritten Kupplungshälfte (25, 26) relativ zueinander fixiert und bearbeitet, vorzugsweise miteinander zu einem Verbundbauteil gefugt werden.
16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem im Schritt f) das erste Bauteil in das an der zweiten Aufnahmeeinrichtung (30) angedockte Aufnahmebett (21) eingelegt wird, das zweite Bauteil entweder ebenfalls in das Aufnahmebett (21) eingelegt oder mittels des Niederhalters (23) aufgenommen wird und danach die Spannvorrichtung (20) durch das Andocken im Schritt g) geschlossen wird, so dass das erste und das zweite Bauteil relativ zum Aufnahmebett (21) und somit auch relativ zueinander die Bearbeitungsposition einnehmen.
17. Verfahren nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Schritte:
(i) das erste Bauteil und das zweite Bauteil werden in der Bearbeitungsposition zu dem Verbundbauteil des jeweiligen Typs gefügt, vorzugsweise durch Rollfalzen;
(ii) der Niederhalter (23) und das Aufnahmebett (21) werden im Schritt g) des Anspruchs 13 erst aneinander gedockt, nachdem der Sensor (28) oder der weitere Sensor (29) des Anspruchs 3 detektiert hat, dass auch das zweite Bauteil im Aufnahmebett (21) angeordnet wurde.
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