WO2014067761A1 - Vorrichtung und verfahren zur handhabung von werkstücken - Google Patents

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WO2014067761A1
WO2014067761A1 PCT/EP2013/071255 EP2013071255W WO2014067761A1 WO 2014067761 A1 WO2014067761 A1 WO 2014067761A1 EP 2013071255 W EP2013071255 W EP 2013071255W WO 2014067761 A1 WO2014067761 A1 WO 2014067761A1
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tempering
contact element
workpiece
temperature
contact
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PCT/EP2013/071255
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Axel GRÜNEKLEE
Markus ZÖRNACK
Arndt MARX
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Thyssenkrupp System Engineering Gmbh
Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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Publication date
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    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16—Heating or cooling
    • 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
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments

Definitions

  • Devices and methods are generally known with which sheets are transported in the context of body production lines via supply units to processing stations.
  • a first processing station heats the sheets to an optimum temperature for the forming operation.
  • the sheets are transported from the supply units to a forming station and formed there.
  • the sheets cool and are therefore reshaped at a temperature other than the optimum temperature, or the sheets are brought to a higher than optimum temperature in the first processing station and cool to the optimum temperature during transport to the forming station - temperature off.
  • the exact temperature of the sheets is difficult to control.
  • the object of the present invention is to provide an apparatus and method for handling workpieces which enables faster and less expensive production. It is another object of the present invention to enable the workpieces to reach the appropriate processing station at the optimum temperature for further processing. Furthermore, a device is to be provided which can be used flexibly, in particular also for transformations at temperatures below zero degrees Celsius (so-called sub-zero forming).
  • a device for handling workpieces in particular in a vehicle body manufacturing line, the device having a manipulator and a contact element which can be brought into contact with at least one workpiece by means of the manipulator, wherein at least one temperature control element is integrated in the contact element, wherein the tempering element is controlled by a temperature control fluid is flowed through.
  • the workpieces may correspond in material and form to various combinations known to the person skilled in the art.
  • the workpieces are preferably metal sheets in at least partial planar extension, in particular the metal sheets are made of steel and / or aluminum and / or magnesium.
  • the workpieces are not electrically conductive, in particular made of plastic materials, preferably fiber-reinforced plastics such as carbon fiber reinforced plastics (CFRP) or glass fiber reinforced plastics (GRP).
  • CFRP carbon fiber reinforced plastics
  • GFP glass fiber reinforced plastics
  • the manipulator is preferably a robot, more preferably it is a gripper.
  • the manipulator according to the invention is a stamp, in particular the stamp is configured in such a way that it depends on the stamp
  • Workpiece is pressed, is carried along with this to the processing station and there is released from the workpiece.
  • the contact element that can be brought into contact with the workpiece is preferably a plate-shaped device.
  • the contact element has one or more planar extensions along which it makes contact with corresponding planar extensions of the workpiece.
  • the contact element is preferably made of a good heat-conducting material, more preferably, the contact element is made of steel. Alternatively, it is conceivable that the contact element is made of aluminum or copper. This makes it possible in an advantageous manner to achieve the fastest possible and homogeneous temperature control of the workpiece by heat conduction. This allows a faster and better temperature than a process based on heat radiation and / or convection.
  • the contact element has a greater thickness than the workpiece, whereby the temperature of the workpiece is easier and faster possible.
  • the contact element is made of steel, aluminum or copper and completely or partially coated with at least one other heat conductor such as steel, aluminum or copper, in particular a contact element made of steel and / or aluminum. minium conceivable that on the workpiece-facing side is completely or partially coated with copper and / or aluminum and / or silver. This makes it possible in an advantageous manner to provide a simple and inexpensive contact element, wherein the contact element is still well suited for heat transfer to the workpiece.
  • the tempering unit has lines for passing the tempering fluid. These lines preferably have at least one inflow opening and one outflow opening. Particularly preferably, the lines are tubular or at least formed on the side facing the workpiece according to the shape of the contact element. It would also be conceivable to optimize a complex, the surface of the lines maximizing the shape of the lines to the heat exchange, or a form of the lines, the flow losses caused by placing turbulent flow, and thus minimize the energy required for tempering. This in turn allows a more cost-effective production.
  • the lines are made of a particularly thermally conductive material, in particular steel or copper or aluminum.
  • the lines are made of the same material as the contact element.
  • heat losses or damage caused by due to different thermal expansion coefficients stress cracks and / or fatigue phenomena can be avoided.
  • the leads are milled into the contact element. As a result, it is advantageously possible to provide a simpler and more cost-effective device by dispensing with separate lines which have to be integrated into the contact element.
  • the at least one inlet and / or outflow opening is provided according to a further advantageous embodiment of the device according to the invention so that at least one supply line for the tempering fluid is connected tightly to the temperature control element.
  • the connection is configured such that even when the manipulator moves, a sealed connection is maintained. It is thus possible in an advantageous manner to ensure the reliability of the device even with longer transport paths of the workpieces.
  • the tempering fluid is a coolant or a heating medium.
  • the tempering fluid is liquid and / or gaseous, in particular the coolant tetrafluoroethane (also referred to as R134a) or liquid nitrogen.
  • the temperature-control element has a temperature sensor for monitoring the temperature of the tempering fluid or a temperature sensor is at least associated with the temperature-control element.
  • the temperature sensor is preferably integrated in the tempering element, particularly preferably the temperature sensor is mounted in the supply lines. Most preferably, the temperature sensor is attached to or near the contact surface between the tempering and the workpiece or between the contact element and the workpiece.
  • the temperature sensor is interchangeable, for example for maintenance purposes.
  • the tempering element has more than one temperature sensor. It is also conceivable that more than one temperature sensor is associated with the tempering, for example, attached to the tempering with an external holder. Preferably, a temperature sensor is arranged in the immediate vicinity of the at least one inflow opening, and at least one further temperature sensor is arranged in the immediate vicinity of the at least one outflow opening.
  • the contact element according to an advantageous embodiment of the device according to the invention at least one holding means for holding at least one workpiece.
  • a plurality of workpieces are held by the at least one holding means. This enables higher cycle times and thus faster and at the same time less expensive production.
  • At least one holding means is a magnet, in particular an electromagnet.
  • at least one holding means is a mechanical gripper and / or a hydraulic gripper and / or a pneumatic gripper and / or a suction cup, in particular a vacuum cup operated with negative pressure.
  • This provides the advantage that a variety of materials for the workpieces are possible, especially materials that are not or only badly preserved by a magnet.
  • Grippers allow almost any shape of the workpiece and allow the largest possible contact surface of the workpiece with the contact element, resulting in a better heat exchange and thus a faster temperature.
  • the device according to the invention still at least one further contact element, wherein the device is designed such that a workpiece between the first contact element and the at least one further contact element can be arranged.
  • the tempering is integrated only in a portion of the contact element.
  • different tempering elements are integrated into different subareas of the contact element or the contact elements, particularly preferably these different tempering elements temper corresponding different subregions of the workpiece or different workpieces to different temperatures. This allows a more flexible production and only partial tempering and in particular also forming of the workpiece (so-called "tailored tempering").
  • Another object of the present invention is a method for handling workpieces, in particular by means of a device according to the invention, wherein a contact element is brought into contact with a workpiece in a first method step by means of a manipulator, wherein in a second method step, the contact element is tempered by means of a tempering , characterized in that the tempering is traversed by a tempering fluid for temperature control of the contact element.
  • the tempering fluid is heated or cooled before it flows through the temperature control element or both before and after it has flowed through the temperature control element. This will enable a more efficient process.
  • the workpiece is received by the contact element in the first method step by means of at least one holding means, and preferably transported in a third method step by means of the manipulator, in particular to a processing station.
  • the advantage is achieved that the machining of the workpiece is faster and cheaper, since the workpiece does not have to dwell in a temperature control for temperature control.
  • the workpiece has the optimum processing temperature when reaching the processing station, whereby the machining process is improved as a whole and costs, which are caused by an otherwise necessary, repeated temperature control, be avoided.
  • At least two workpieces are picked up, tempered and preferably transported at the same time.
  • the method for a workpiece by the same device or another device according to the invention is carried out at least once more.
  • the method is regulated, in particular it is electronically controlled, preferably the method is controlled by a computer means, particularly preferably the temperature sensor for temperature monitoring of the tempering fluid is controlled by a computer means.
  • a computer means particularly preferably the temperature sensor for temperature monitoring of the tempering fluid is controlled by a computer means.
  • the temperature of the temperature control fluid and / or the temperature control element and / or the contact element is controlled and / or regulated by a feedback control loop.
  • a current temperature, the actual temperature, the tempering fluid and / or the temperature control element is measured, in particular by a temperature sensor.
  • the actual temperature is compared with a setpoint temperature.
  • the resulting deviation is passed to a control element, which causes an alignment of the actual temperature to the target temperature.
  • the controller is a continuous linear controller, in particular, the controller is a proportional controller and / or an integral controller and / or a differential controller.
  • the controller is a discontinuous controller or a non-linear controller. It is conceivable that via a heating element and / or a cooling element, the actual temperature of the tempering fluid and thus of the tempering is equalized to the desired temperature. Alternatively, the flow rate of the tempering fluid or the throughflow flow volume of the tempering increased or decreased. This makes it possible in an advantageous manner to keep the workpiece safely and permanently at the optimum temperature.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a device according to an exemplary first embodiment of the present invention.
  • Figure 2 shows a schematic view of a contact element of a device according to the exemplary first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a schematic view of a contact element of a device according to an exemplary second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a schematic view of a device with a plurality of contact elements according to an exemplary third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a device according to an exemplary first embodiment of the present invention.
  • a contact element 2 On a manipulator 1, which is provided for example as a robot, a contact element 2 is arranged. It has a planar extension, which is provided for the positive and / or non-positive engagement with the likewise planar extension of a workpiece, in particular a sheet metal.
  • a holding means 3 On the contact element 2, a holding means 3 is attached to the Example an electromagnet.
  • the tempering element 4 integrated in the contact element 2 permits temperature control of the workpiece in contact with the contact element 2.
  • the workpiece can either be brought to an optimum temperature for further processing, or be kept at the optimum temperature for further processing while being transported by the device according to the invention to a next processing station.
  • FIG. 2 shows a schematic view of the contact element 2 of the device according to the exemplary first embodiment of the present invention shown in FIG.
  • an inflow opening 5 and an outflow opening 6 are provided on one side. These can be arranged on any desired side of the contact element 2, in particular also on different sides, but preferably not on the side which is provided for engagement with the workpiece.
  • the tempering fluid flows through the inflow opening into the tempering element 4. It then flows in the flow direction 10 through the lines of the tempering 4 and tempered by heat conduction, the contact element 2. A workpiece in contact with the contact element 2 is thereby also tempered by heat conduction.
  • FIG. 3 is a schematic view of the contact element 2 of the device according to an exemplary second embodiment of the present invention.
  • This further exemplary embodiment essentially corresponds to the first embodiment illustrated with reference to FIG. 2, wherein the contact element 2 according to the invention has sub-regions in which no tempering element 4 is integrated and which therefore are not tempered. These subregions of the contact element 2 then correspond to corresponding subregions of a workpiece in abutment, which accordingly likewise are not tempered.
  • the regions of the contact element 2, which have a tempering 4 thermally insulated by insulation regions of other areas of the contact element 2.
  • different subregions of the contact element 2 may have different tempering elements 4. If the tempering fluids have the same temperature, the tempering of the workpiece is thus more homogeneous and faster, since the tempering fluid in the vicinity of the outflow opening 6 has a different temperature than in the vicinity of the inlet opening 5 and the temperature difference is the smaller, the shorter between the two Openings to be flowed path is. It is also possible that the different tempering 4 temper a workpiece to different temperatures.
  • the tempering elements preferably temper a workpiece, and the tempering elements particularly preferably hold the temperature of an already preheated workpiece.
  • FIG. 4 shows a device according to the invention with several further contact elements 2 a according to an exemplary third embodiment of the present invention.
  • the further contact elements 2a can act as holding means.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Handhabung von Werkstücken, insbesondere in einer Fahrzeugkarosserieherstellungsstraße, vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung einen Manipulator (1) und ein mittels des Manipulators mit mindestens einem Werkstück in Kontakt bringbares Kontaktelement (2) aufweist, wobei in das Kontaktelement mindestens ein Temperierelement integriert ist, wobei das Temperierelement von einem Temperierfluid durchströmbar ist.

Description

BESCHREIBUNG
Titel
Vorrichtung und Verfahren zur Handhabung von Werkstücken
Stand der Technik
Es sind Vorrichtungen und Verfahren allgemein bekannt mit denen Bleche im Rahmen von Karosseriefertigungsstraßen über Zuliefereinheiten zu Bearbeitungsstationen transportiert werden. Wird eine Warmumformung vorgenommen, erwärmt eine erste Bearbeitungsstation die Bleche auf eine für den Umformungsvorgang optimale Temperatur. Anschließend werden die Bleche von den Zuliefereinheiten zu einer Umformungsstation transportiert und dort umgeformt. Während des Transports zu der Umformungsstation kühlen die Bleche aus und werden daher bei einer anderen als der optimalen Temperatur umgeformt, oder die Bleche werden in der ersten Bearbeitungsstation auf eine höhere als die optimale Temperatur gebracht und kühlen während des Transports zu der Umformungsstation auf die optimale Tem- peratur ab. Die exakte Temperatur der Bleche ist dabei schwierig zu kontrollieren.
Offenbarung der Erfindung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Handhabung von Werkstücken bereitzustellen, die eine schnellere und kostengünstigere Produktion ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zu ermöglichen, dass die Werkstücke mit der für die weitere Bearbeitung optimalen Temperatur zu der entsprechenden Bearbeitungsstation gelangen. Ferner soll eine Vorrichtung bereitgestellt wer- den, die flexibel eingesetzt werden kann, insbesondere auch für Umformungen bei Temperaturen unter null Grad Celsius (so genanntes sub-zero Umformen).
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Handhabung von Werkstücken, insbesondere in einer Fahrzeugkarosserieherstellungsstraße, wobei die Vor- richtung einen Manipulator und ein mittels des Manipulators mit mindestens einem Werkstück in Kontakt bringbares Kontaktelement aufweist, wobei in das Kontaktelement mindestens ein Temperierelement integriert ist, wobei das Temperierelement von einem Temperier- fluid durchströmbar ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise möglich, eine Temperierung des Werkstücks während des Transports zu einer Bearbeitungsstation zu erreichen, wodurch die Taktzeiten der Produktionseinheit gesteigert werden kann und die Kosten für eine separate Bearbeitungsstation zur Temperierung der Werkstücke gespart werden können.
Die Werkstücke können dabei in Material und Form diversen dem Fachmann bekannten Kombinationen entsprechen, bevorzugt sind die Werkstücke Metallbleche in wenigstens teilweiser flächiger Erstreckung, insbesondere sind die Metallbleche aus Stahl und/oder Alumi- nium und/oder Magnesium gefertigt. Besonders bevorzugt sind die Werkstücke nicht elektrisch leitend, insbesondere aus Plastikmaterialien, vorzugsweise faserverstärkten Kunststoffen wie beispielsweise kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) oder glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK). Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Der Manipulator ist bevorzugt ein Roboter, besonders bevorzugt handelt es sich um einen Greifer. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Ma- nipulator ein Stempel, insbesondere ist der Stempel derart konfiguriert, dass er auf das
Werkstück gepresst wird, mit diesem zu der Bearbeitungsstation mitgeführt wird und dort von dem Werkstück gelöst wird.
Das in Kontakt mit dem Werkstück bringbare Kontaktelement ist bevorzugt eine plattenförmi- ge Vorrichtung. Besonders bevorzugt hat das Kontaktelement eine oder mehrere flächige Erstreckungen, entlang derer es Kontakt zu entsprechenden flächigen Erstreckungen des Werkstücks aufnimmt. Das Kontaktelement ist vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material gefertigt, besonders bevorzugt ist das Kontaktelement aus Stahl gefertigt. Alternativ ist denkbar, dass das Kontaktelement aus Aluminium oder Kupfer gefertigt ist. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine möglichst schnelle und homogene Temperierung des Werkstücks durch Wärmeleitung zu erreichen. Dies ermöglicht eine schnellere und bessere Temperierung als ein auf Wärmestrahlung und/oder Konvektion beruhendes Verfahren. Bevorzugt weist das Kontaktelement eine höhere Dicke auf als das Werkstück, wodurch die Temperierung des Werkstücks einfacher und schneller möglich ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktelement aus Stahl, Aluminium oder Kupfer gefertigt und ganz oder teilweise mit mindestens einem anderen Wärmeleiter wie Stahl, Aluminium oder Kupfer beschichtet, insbesondere ist ein Kontaktelement aus Stahl und/oder Alu- minium denkbar, dass auf der dem Werkstück zugewandten Seite ganz oder teilweise mit Kupfer und/oder Aluminium und/oder Silber beschichtet ist. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, ein einfaches und kostengünstiges Kontaktelement bereitzustellen, wobei das Kontaktelement dennoch gut zur Wärmeübertragung auf das Werkstück geeignet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Temperiereinheit Leitungen zum Durchleiten des Temperierfluids auf. Bevorzugt weisen diese Leitungen mindestens eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung auf. Besonders bevorzugt sind die Leitungen rohrförmig oder zumindest an der dem Werkstück zugewand- ten Seite entsprechend der Form des Kontaktelements geformt. Denkbar wäre auch eine komplexe, die Oberfläche der Leitungen maximierende, Form der Leitungen um den Wärmeaustausch zu optimieren, oder eine Form der Leitungen, die Strömungsverluste, verursacht durch Stellen turbulenter Strömung, vermeiden und damit die für das Temperieren benötigte Energie minimieren. Dies ermöglicht wiederum eine kostengünstigere Produktion.
Bevorzugt sind die Leitungen aus einem besonders wärmeleitenden Material gefertigt, insbesondere aus Stahl oder Kupfer oder Aluminium. Besonders bevorzugt sind die Leitungen aus dem gleichen Material gefertigt wie das Kontaktelement. Hierdurch können Wärmeverluste oder Beschädigungen durch auf Grund von unterschiedlichen Wärmeausdehnungsko- effizienten verursachten Spannungsrissen und/oder Materialermüdungserscheinungen vermieden werden. Noch mehr bevorzugt sind die Leitungen in das Kontaktelement hineingefräst. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, durch den Verzicht auf separate Leitungen, die in das Kontaktelement integriert werden müssen, eine einfachere und kostengünstigere Vorrichtung bereitzustellen.
Die mindestens eine Ein- und/oder Ausströmöffnung ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung so vorgesehen, dass mindestens eine Zuleitung für das Temperierfluid dicht an das Temperierelement angeschlossen ist. Besonders bevorzugt ist der Anschluss derart konfiguriert, dass auch bei einer Bewegung des Ma- nipulators eine dichte Verbindung erhalten bleibt. Es ist dadurch in vorteilhafter Weise möglich, die Betriebssicherheit der Vorrichtung auch bei längeren Transportwegen der Werkstücke zu gewährleisten.
Ferner ist vorgesehen, dass gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform das Temperierfluid ein Kühlmittel oder ein Heizmittel ist. Bevorzugt ist das Temperierfluid flüssig und/oder gasförmig, insbesondere das Kühlmittel Tetrafluorethan (auch als R134a bezeichnet) oder flüssiger Stickstoff. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Temperierelement einen Temperatursensor zur Überwachung der Temperatur des Tempe- rierfluids auf oder ist ein Temperatursensor dem Temperierelement wenigstens zugeordnet. Der Temperatursensor ist bevorzugt in das Temperierelement integriert, besonders bevorzugt ist der Temperatursensor in den Zuleitungen angebracht. Ganz besonders bevorzugt ist der Temperatursensor an oder nahe der Kontaktfläche zwischen dem Temperierelement und dem Werkstück oder zwischen dem Kontaktelement und dem Werkstück angebracht. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine besonders realistische Werkstücktemperatur zu messen. Noch mehr bevorzugt ist der Temperatursensor austauschbar vorgesehen, zum Beispiel zu Wartungszwecken. Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn das Temperierelement mehr als einen Temperatursensor aufweist. Denkbar ist auch, dass dem Temperierelement mehr als ein Temperatursensor zugeordnet ist, beispielsweise mit einer externen Halterung an dem Temperierelement befestigt. Bevorzugt ist ein Temperatursensor in unmittelbarer Nähe der wenigstens einen Einströmöffnung angeordnet und mindestens ein weiterer Temperatursensor ist in unmittelbarer Nähe der wenigstens einen Ausströmöffnung angeordnet. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass nicht nur die Temperaturüberwachung des Temperierfluids erfolgt, sondern indirekt über den Vergleich von Anfangs- und Endtemperatur unter Kenntnis von Materialkonstanten auch die Temperaturüberwachung und -Steuerung des Werkstücks möglich ist.
Weiterhin weist das Kontaktelement gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wenigstens ein Haltemittel zum Halten von mindestens einem Werkstück auf. Dadurch wird der technische Vorteil erzielt, dass ein Transport des Werk- Stücks auch dann möglich ist, wenn das Werkstück unter dem Kontaktelement angeordnet ist.
Bevorzugt werden mehrere Werkstücke von dem mindestens einen Haltemittel gehalten. Dies ermöglicht höhere Taktzeiten und damit eine schnellere und zugleich günstigere Pro- duktion.
Besonders bevorzugt ist wenigstens ein Haltemittel ein Magnet, insbesondere ein Elektromagnet. Hierdurch können vorteilhafterweise magnetische Werkstücke besonders einfach lösbar gehalten werden. Ganz besonders bevorzugt ist wenigstens ein Haltemittel ein me- chanischer Greifer und/oder ein hydraulischer Greifer und/oder ein pneumatischer Greifer und/oder ein Saugnapf, insbesondere ein mit Unterdruck betriebener Saugnapf. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Vielzahl an Materialen für die Werkstücke möglich sind, insbesondere auch Materialien, die nicht oder nur schlecht durch einen Magneten haltbar sind. Greifer ermöglichen eine fast beliebige Form des Werkstücks und ermöglichen eine möglichst große Kontaktfläche des Werkstücks mit dem Kontaktelement, was zu einem besseren Wärmeaustausch und damit einer schnelleren Temperierung führt.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung erfindungsgemäß noch wenigstens ein weiteres Kontaktelement auf, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass ein Werkstück zwischen dem ersten Kontaktelement und dem wenigstens einen weiteren Kontaktelement anordenbar ist. Dadurch wird zum einen der Vorteil erzielt, dass keine Haltemittel benötigt werden um eine sichere Anordnung des Werkstücks zu erzielen und zum anderen erfolgt dadurch die Temperierung des Werkstücks homogener und schneller.
Ferner ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform das Temperierelement nur in einen Teilbereich des Kontaktelements integriert. Bevorzugt sind in verschiedene Teilbereiche des Kontaktelements oder der Kontaktelemente verschiedene Temperierelemente integriert, besonders bevorzugt temperieren diese verschiedenen Temperierelemente entsprechende verschiedene Teilbereiche des Werkstücks oder verschiedene Werkstücke auf unterschiedliche Temperaturen. Hierdurch wird eine flexiblere Fertigung ermöglicht sowie ein nur partiel- les Temperieren und insbesondere auch Umformen des Werkstücks (so genanntes„Tailored Tempering").
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Handhabung von Werkstücken, insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in einem ersten Verfahrensschritt mittels eines Manipulators ein Kontaktelement in Kontakt mit einem Werkstück gebracht wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt das Kontaktelement mittels eines Temperierelements temperiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement von einem Temperierfluid zur Temperierung des Kontaktelements durchströmt wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Temperierfluid vor dem Durchströmen des Temperierelements oder sowohl vor als auch nach dem Durchströmen des Temperierelements aufgeheizt oder gekühlt. Dadurch wird ein effizienteres Verfahren ermöglicht. Für den Fall, dass das Temperierfluid sowohl vor als auch nach dem Durchströmen des Temperierelements aufgeheizt oder gekühlt wird, wird ein schneller und damit effizienter Kreislauf des Temperierfluids ermöglicht. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem ersten Verfahrensschritt das Werkstück mittels wenigstens eines Haltemittels von dem Kontaktelement aufgenommen, und bevorzugt in einem dritten Verfahrensschritt mittels des Manipulators transportiert, insbesondere zu einer Bearbeitungsstation. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass die Bearbeitung des Werkstücks schneller und kostengünstiger erfolgt, da das Werkstück nicht zur Temperierung in einer Temperiervorrichtung verweilen muss. Außerdem hat das Werkstück so die optimale Bearbeitungstemperatur bei Erreichen der Bearbeitungsstation, wodurch der Bearbeitungsprozess im Ganzen verbessert wird und Kosten, die durch eine sonst notwendige, wiederholte Temperierung verursacht werden, vermieden werden.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mindestens zwei Werkstücke zur gleichen Zeit aufgenommen, temperiert und bevorzugt transportiert. Dadurch wird der Vorteil höherer Taktzeiten erzielt.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass das Verfahren für ein Werkstück von der gleichen Vorrichtung oder einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens ein weiteres Mal durchgeführt wird. Bevorzugt wird das Verfahren geregelt, insbesondere wird es elektronisch geregelt, vorzugsweise wird das Verfahren von einem Computermittel gesteuert, besonders bevorzugt wird der Temperatursensor zur Temperaturüberwachung des Temperierfluids von einem Computermittel gesteuert. Hierdurch wird eine optimale Temperierung des Werkstücks ermöglicht, was zum einen ein kostengünstigeres Verfahren ermöglicht, aber auch die Bearbei- tung des Werkstücks bei einer optimalen Bearbeitungstemperatur gewährleistet. Ganz besonders bevorzugt wird die Temperatur des Temperierfluids und/oder des Temperierelements und/oder des Kontaktelements durch einen rückgekoppelten Regelkreis gesteuert und/oder geregelt. Dazu wird eine aktuelle Temperatur, die Ist-Temperatur, des Temperierfluids und/oder des Temperierelements gemessen, insbesondere durch einen Temperatur- sensor. Die Ist-Temperatur wird mit einer Soll-Temperatur verglichen. Die sich ergebende Abweichung wird an ein Regelelement übergeben, das eine Angleichung der Ist-Temperatur an die Soll-Temperatur bewirkt. Bevorzugt ist der Regler ein stetig linearer Regler, insbesondere ist der Regler ein Proportional-Regler und/oder ein Integralregler und/oder ein Differen- zialregler. Besonders bevorzugt ist der Regler ein unstetiger Regler oder ein nichtlinearer Regler. Denkbar ist, dass über ein Heizelement und/oder ein Kühlelement die Ist-Temperatur des Temperierfluids und damit des Temperierelements an die Soll-Temperatur angeglichen wird. Alternativ wird die Durchströmgeschwindigkeit des Temperierfluids oder das Durch- strömvolumen des Temperierfluids erhöht oder herabgesetzt. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, das Werkstück sicher und dauerhaft auf der optimalen Temperatur zu halten.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnun- gen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Kontaktelements einer Vorrichtung gemäß der beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Kontaktelements einer Vorrichtung ge- mäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung mit mehreren Kontaktelementen gemäß einer beispielhaften dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
An einem Manipulator 1 , der beispielsweise als Roboter vorgesehen ist, ist ein Kontaktele- ment 2 angeordnet. Es weist eine flächige Erstreckung auf, welche zur form- und/oder kraftschlüssigen Anlage an die ebenfalls flächige Erstreckung eines Werkstücks, insbesondere eines Blechs, vorgesehen ist. An dem Kontaktelement 2 ist ein Haltemittel 3 befestigt, zum Beispiel ein Elektromagnet. Damit kann das Werkstück, insbesondere das Blech, besonders einfach mit dem Kontaktelement 2 in Kontakt gehalten und dieser Kontakt auch wieder gelöst werden. Durch das in das Kontaktelement 2 integrierte Temperierelement 4 wird eine Temperierung des sich in Kontakt mit dem Kontaktelement 2 befindlichen Werkstücks ermöglicht. Somit kann das Werkstück entweder auf eine für die weitere Bearbeitung optimale Temperatur gebracht, oder auf der für die weitere Bearbeitung optimale Temperatur gehalten werden, während es von der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einer nächsten Bearbeitungsstation transportiert wird.
Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht des Kontaktelements 2 der Vorrichtung gemäß der in Figur 1 gezeigten, beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. An einer Seite sind eine Einströmöffnung 5 und eine Ausströmöffnung 6 vorgesehen. Diese können an jeder beliebigen Seite des Kontaktelements 2 angeordnet sein, insbesondere auch an unterschiedlichen Seiten, jedoch bevorzugt nicht an der Seite, die zur Anlage an das Werkstück vorgesehen ist. Das Temperierfluid strömt durch die Einströmöffnung in das Temperierelement 4. Dann strömt es in Strömungsrichtung 10 durch die Leitungen des Temperierelements 4 und temperiert durch Wärmeleitung das Kontaktelement 2. Ein sich in Anlage an das Kontaktelement 2 befindliches Werkstück wird dadurch ebenfalls durch Wärmeleitung temperiert.
In Figur 3 ist eine schematische Ansicht des Kontaktelements 2 der Vorrichtung gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese weitere beispielhafte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der anhand der Figur 2 illustrierten ersten Ausführungsform, wobei das Kontaktelement 2 erfindungsgemäß Teilbereiche aufweist, in die kein Temperierelement 4 integriert ist und die daher auch nicht temperiert werden. Diese Teilbereiche des Kontaktelements 2 korrespondieren dann mit entsprechenden Teilbereichen eines sich in Anlage befindlichen Werkstücks, die dementsprechend ebenfalls nicht temperiert werden. Besonders bevorzugt sind die Bereiche des Kontaktelements 2, die ein Temperierelement 4 aufweisen, durch Isolationsbereiche von übrigen Bereichen des Kontaktelements 2 thermisch isoliert.
Außerdem können verschiedene Teilbereiche des Kontaktelements 2 verschiedene Temperierelemente 4 aufweisen. Weisen die Temperierfluide die gleiche Temperatur auf, erfolgt die Temperierung des Werkstücks somit homogener und schneller, da das Temperierfluid in der Nähe der Ausströmöffnung 6 eine andere Temperatur aufweist als in der Nähe der Einströmöffnung 5 und die Temperaturdifferenz desto kleiner ist, je kürzer die zwischen beiden Öffnungen zu durchströmende Wegstrecke ist. Es ist weiterhin möglich, dass die verschiedenen Temperierelemente 4 ein Werkstück auf verschiedene Temperaturen temperieren. Bevorzugt temperieren die Temperierelemente ein Werkstück, besonders bevorzugt halten die Temperierelemente die Temperatur eines bereits vortemperierten Werkstücks.
In Figur 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit mehreren weiteren Kontaktelementen 2a gemäß einer beispielhaften dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Insbesondere können die weiteren Kontaktelemente 2a als Haltemittel fungieren.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Manipulator
2 Kontaktelement
2a weiteres Kontaktelement
3 Haltemittel (z.B. Elektromagnet)
4 Temperierelement
5 Einströmöffnung
6 Ausströmöffnung
10 Strömungsrichtung des Temperierfluids

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Vorrichtung zur Handhabung von Werkstücken, insbesondere in einer Fahrzeugkarosse- rieherstellungsstraße, wobei die Vorrichtung einen Manipulator (1 ) und ein mittels des Manipulators (1 ) mit mindestens einem Werkstück in Kontakt bringbares Kontaktelement
(2) aufweist, wobei in das Kontaktelement (2) mindestens ein Temperierelement (4) integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement (4) von einem Tempe- rierfluid durchströmbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinheit Leitungen zum Durchleiten des Temperierfluids aufweist, welche mindestens eine Einströmöffnung (5) und mindestens eine Ausströmöffnung (6) aufweisen.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Temperierelement (4) ein Temperatursensor zur Überwachung der Temperatur des
Temperierfluids wenigstens zugeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (2) wenigstens ein Haltemittel (3) zum Halten von mindestens einem Werkstück aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Haltemittel
(3) ein Magnet, insbesondere ein Elektromagnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Haltemittel (3) ein mechanischer Greifer und/oder ein hydraulischer Greifer und/oder ein pneumatischer Greifer und/oder ein Saugnapf, insbesondere ein mit Unterdruck betriebener Saugnapf ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens ein weiteres Kontaktelement (2a) aufweist, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass ein Werkstück zwischen dem ersten Kontaktelement (2) und dem wenigstens einen weiteren Kontaktelement (2a) anordenbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierelement (4) nur in einen Teilbereich des Kontaktelements (2) integriert ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement beschichtet ist, insbesondere mit einer Beschichtung aus Stahl, und/oder Aluminium und/oder Kupfer.
10. Verfahren zur Handhabung von Werkstücken, insbesondere mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem ersten Verfahrensschritt mittels eines Manipulators (1 ) ein Kontaktelement (2) in Kontakt mit einem Werkstück gebracht wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt das Kontaktelement (2) mittels eines Temperierelements (4) temperiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Tempe- rierelement (4) von einem Temperierfluid zur Temperierung des Kontaktelements (2) durchströmt wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierfluid vor dem Durchströmen des Temperierelements (4) oder vor und nach dem Durchströmen des Temperierelements (4) aufgeheizt oder gekühlt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Verfahrensschritt das Werkstück mittels wenigstens eines Haltemittels (3) von dem Kontaktelement (2) aufgenommen wird, und bevorzugt in einem dritten Verfahrens- schritt mittels des Manipulators (1 ) transportiert wird, insbesondere zu einer Bearbeitungsstation.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Werkstücke zur gleichen Zeit aufgenommen, temperiert und bevorzugt trans- portiert werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für ein Werkstück von der gleichen Vorrichtung oder einer weiteren Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 mindestens ein weiteres Mal durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kontaktelements und/oder des Temperierelements, insbesondere an der dem Werkstück zugewandten Seite, über einen rückgekoppelten Regelkreis, insbesondere mittels einer Computersteuerung, gesteuert und/oder geregelt wird.
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