WO2019068343A1 - Verfahren zum betrieb einer arbeitsstation - Google Patents

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workpiece
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loading
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Toni Zipfel
Martin Fink
Thomas Buckel
Erwin FLEINER
Jose FRANCO
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Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0096—Programme-controlled manipulators co-operating with a working support, e.g. work-table
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0084—Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a workstation, in which at least one processing robot and a rotatable frame are provided, wherein on different sides of the frame brackets are provided for each at least one workpiece, wherein the frame with the brackets and the workpieces attached thereto between at least two workstations is rotatable, and wherein one workstation is a loading station and another workstation is a work unloading station.
  • Such rotatable racks serve in the prior art to allow loading of the workpiece holder from one side and a workstation, then to rotate the frame with the workpiece just attached to it and to machine away from the worker automatically. Subsequently, the workpiece in the unloading station, in which it was also processed, removed again.
  • Another method of operating such a workstation, where the workpiece is machined with robots is to mount the robot on the frame and to rotate with it. During rotation, the robot can machine the workpiece.
  • the object of the invention is to allow for certain workpieces and in certain situations even lower cycle times and above all to provide an additional method which ensures an optimized workflow for certain workpieces.
  • the inventive method provides for this the following steps: a) one of the workpieces is fastened in the loading station by means of a holder on one side of the frame on the frame, b) a machining robot still processes the workpiece in the loading station, and c) the frame is rotated so that the workpiece is moved into the unloading station, and the workpiece is removed from the holder in the unloading station.
  • the method according to the invention uses time, which arises due to overlong processes in the unloading station, for the fact that the workpiece is already being processed in the loading station.
  • These overlong processes in the unloading station can be, for example, handling processes, set-up processes or the like.
  • the workpiece is processed only with a fixed frame, that is not during rotation of the frame.
  • the at least one processing robot can process the workpiece in the loading station after loading, immediately after an operator working in the loading station has left a safety area. Preferably, it is automatically detected when the operator has left this security area. This can be done by detection systems or by a safety fence, which must be left first and must be closed again before the processing robot starts. This processing in the loading station can preferably also take place when an operator is still working in the unloading station.
  • the processing robot can be mounted on the frame and rotated when turning the frame with.
  • another or the processing robot may be positioned adjacent the rack, such that it can process the workpiece in the loading station.
  • At least one processing robot can also be positioned so that it can process the workpiece mounted on the rack both in the loading station and in the unloading station.
  • This is independent of whether the processing robot is mounted on the frame and is rotated with, or whether he sits on the side of or above the frame.
  • the processing robot is fixed to the ground, that is, is not rotated.
  • the method according to the invention can provide an additional operating mode in which a tool provided there is exchanged in the unloading station or a teaching of a processing or handling robot is made. During this operating mode, the workpiece is processed in the loading station and also removed there.
  • the inventive method is even more flexible.
  • a variant of the method according to the invention provides that the processing of the workpiece is performed by the processing robot exclusively in the loading station.
  • the loading or, if the aforementioned additional operating mode is turned on, the unloading can be done manually, alternatively automated.
  • the frame should be symmetrical with respect to the axis of rotation in plan view, so that the clocking leads to no asymmetry of the frame in the workstations.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a workstation for carrying out the method according to the invention in a first work step
  • FIG. 2 shows the workstation from FIG. 1 in a second work step
  • FIG. 3 shows the workstation according to FIG. 1 in an additional operating mode.
  • the figures show a work station 10 in a factory for welding exhaust systems, with a frame 12 to which two processing robots 14 are fixed in this example.
  • the frame 12 is a turntable which is arranged rotatable about an axis A.
  • Each of the two processing robots 14 can move in different positions, regardless of the movement of the frame 12. However, both processing robots 14 are rotated when the frame 12 is rotated. Alternatively or additionally, machining robots may also be fastened outside the frame on the floor or above the frame 12.
  • the frame has two opposite sides 16A, 16B.
  • two opposing workstations are provided, namely a loading station 18A and an unloading station 18B opposite the rack 12.
  • the workstation is designed, for example, in a workshop.
  • exhaust systems are welded from a plurality of individual parts.
  • the processing can only take place in the loading station 18A, in particular if it is still being unloaded in the unloading station 18B or if, for example, a handling robot 28 is being equipped with other tools or is being taught. Moreover, it is possible that first processing steps are carried out in the processing station 18A on the workpiece 22 and after rotating the frame 12, a further processing of this workpiece 22 in the unloading station 18B takes place.
  • the two stations 18A and 18B are arranged opposite one another in the present example. But it would also be possible to choose a different arrangement or provide more than two workstations.
  • the processing of the workpiece or work 22 takes place at standstill of the frame 12.
  • the processing station 18A is thus not only provided for loading the frame with workpieces 22, but also for editing.
  • the frame is pivoted through 180 ° (see Fig. 2).
  • the workpiece 22 is either reworked or removed by means of the handling robot 28 from the station.
  • the unloading station 18B can thus be used only for unloading, but can also additionally enable reworking of the workpiece 22 which has been pre-machined in the loading station 18A.
  • Figure 3 shows an additional mode of operation which is turned on when the unloading station 18B can not be used for unloading for an extended period of time, for example in the case of long-term tool changes or teaching operations.
  • a worker 20 has entered the area of the unloading station 18B.
  • one or both processing robots 14 can be provided with new tools, or the tools can be cleaned, for example.
  • one of the processing robot 14, which is not equipped with another workpiece at this time or whose tool is cleaned perform the machining of the workpiece 22 in the loading station 18A.
  • the handling robot 28 While being teached or equipped with another tool or working, the workpiece 22 can be processed in the loading station 28A in order to save time.
  • loading, machining and unloading are done exclusively in the loading station 18A to reduce production downtime.
  • the frame 12 is symmetrical with respect to the axis of rotation in plan view, so that it does not matter which position the table occupies. It can be clocked in this case by 180 °.

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Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb einer Arbeitsstation, in der zumindest ein Bearbeitungsroboter (14) sowie ein drehbares Gestell (12) vorgesehen sind, sieht an unterschiedlichen Seiten(16A, 16B) Halterungen (24) für zumindest ein Werkstück (22) vor. Das Gestell ist zwischen den Arbeitsstationen drehbar. Das Werkstück (22) wird in der Beladestation (18A) mittels einer Halterung (24) auf einer Seite (16A) des Gestells (12) an diesem befestigt und noch in der Beladestation (18A) mittels eines Bearbeitungsroboters (14) bearbeitet, bevor das Gestell gedreht wird und das Werkstück in der Entladestation (18B) der Halterung (24) entnommen wird.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Arbeitsstation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Arbeitsstation, in der zumindest ein Bearbeitungsroboter sowie ein drehbares Gestell vorgesehen sind, wobei an unterschiedlichen Seiten des Gestells Halterungen für jeweils zumindest ein Werkstück vorgesehen sind, wobei das Gestell mit den Halterungen und den daran angebrachten Werkstücken zwischen wenigstens zwei Arbeitsstationen drehbar ist, und wobei eine Arbeitsstation eine Beladestation und eine andere Arbeitsstation eine Entladestation für Werkstücke ist. Solche drehbaren Gestelle dienen im Stand der Technik dazu, das Beladen des Werkstückhalters von einer Seite und einer Arbeitsstation zu ermöglichen, dann das Gestell mit dem gerade an ihm befestigten Werkstück zu drehen und entfernt vom Arbeiter automatisch zu bearbeiten. Anschließend wird das Werkstück in der Entladestation, in der es auch bearbeitet wurde, wieder entfernt. Ein weiteres Verfahren zum Betrieb einer solchen Arbeitsstation, bei der das Werkstück mit Robotern bearbeitet wird, sieht vor, den Roboter auf dem Gestell zu befestigen und mit zu drehen. Während der Drehung kann der Roboter das Werkstück bearbeiten.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, für bestimmte Werkstücke und in bestimmten Situationen noch geringere Taktzeiten zu ermöglichen und vor allem ein zusätzliches Verfahren zu schaffen, welches für bestimmte Werkstücke einen optimierten Arbeitsablauf sicherstellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht hierzu folgende Schritte vor: a) eines der Werkstücke wird in der Beladestation mittels einer Halterung auf einer Seite des Gestells am Gestell befestigt, b) ein Bearbeitungsroboter bearbeitet das Werkstück noch in der Beladestation, und c) das Gestell wird so gedreht, dass das Werkstück in die Entladestation bewegt wird, und das Werkstück wird in der Entladestation aus der Halterung entfernt.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt Zeit, die durch überlange Prozesse in der Entladestation entsteht, dafür, dass bereits in der Beladestation das Werkstück bearbeitet wird. Diese überlangen Prozesse in der Entladestation können beispielsweise Handlingprozesse, Rüstprozesse oder dergleichen sein.
Vorzugsweise wird das Werkstück ausschließlich bei feststehendem Gestell bearbeitet, dass heißt nicht während des Drehens des Gestells. Der zumindest eine Bearbeitungsroboter kann nach dem Beladen das Werkstück in der Beladestation bearbeiten, unmittelbar nachdem eine in der Beladestation arbeitende Bedienperson einen Sicherheitsbereich verlassen hat. Vorzugsweise wird automatisch detektiert, wann die Bedienperson diesen Sicherheitsbereich verlassen hat. Dies kann durch Erfassungssysteme erfolgen oder durch einen Sicherheitszaun, der zuerst verlassen sein muss und wieder geschlossen werden muss, bevor der Bearbeitungsroboter startet. Dieses Bearbeiten in der Beladestation kann vorzugsweise auch dann erfolgen, wenn in der Entladestation noch eine Bedienperson arbeitet.
Der Bearbeitungsroboter kann auf dem Gestell befestigt sein und beim Drehen des Gestells mit gedreht werden. Alternativ hierzu kann ein anderer oder kann der Bearbeitungsroboter neben dem Gestell positioniert sein, und zwar so, dass er das Werkstück in der Beladestation bearbeiten kann.
Vorzugsweise kann zumindest ein Bearbeitungsroboter aber auch so positioniert sein, dass er das auf dem Gestell montierte Werkstück sowohl in der Beladestation als auch in der Entladestation bearbeiten kann. Dies ist unabhängig davon, ob der Bearbeitungsroboter auf dem Gestell montiert wird und mit gedreht wird, oder ob er seitlich des oder über dem Gestell sitzt. Darüber hinaus gibt es auch Varianten, bei dem in der Mitte des Gestells der Bearbeitungsroboter bodenfest montiert ist, das heißt, nicht mit gedreht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann einen zusätzlichen Betriebsmodus vorsehen, in welchem in der Entladestation ein dort vorgesehenes Werkzeug gewechselt wird oder ein Teaching eines Bearbeitungs- oder Handlingroboters vorgenommen wird. Während dieses Betriebsmodus wird in der Beladestation das Werkstück bearbeitet und dort auch entnommen. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren noch flexibler.
Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ausschließlich in der Beladestation die Bearbeitung des Werkstücks durch den Bearbeitungsroboter vorgenommen wird.
In der Beladestation kann das Beladen oder, falls der vorgenannte zusätzliche Betriebsmodus eingeschaltet ist, auch das Entladen manuell erfolgen, alternativ automatisiert. Das Gestell sollte bezüglich der Drehachse in Draufsicht symmetrisch ausgebildet sein, damit die Taktung zu keiner Unsymmetrie des Gestells in den Arbeitsstationen führt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.
In den Zeichnungen zeigen:
- Figur 1 eine schematische Darstellung einer Arbeitsstation zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem ersten Arbeitsschritt,
- Figur 2 die Arbeitsstation aus Figur 1 in einem zweiten Arbeitsschritt, und - Figur 3 die Arbeitsstation nach Figur 1 in einem zusätzlichen Betriebsmodus.
Die Figuren zeigen eine Arbeitsstation 10 in einem Werk zum Schweißen von Abgassystemen, mit einem Gestell 12, an dem in diesem Beispiel zwei Bearbeitungsroboter 14 fixiert sind. Im hier beschriebenen Beispiel ist das Gestell 12 ein Drehtisch, der um eine Achse A verdrehbar angeordnet ist.
Jeder der zwei Bearbeitungsroboter 14 kann sich in unterschiedliche Stellungen bewegen, unabhängig von der Bewegung des Gestells 12. Beide Bearbeitungsroboter 14 werden aber bei Drehen des Gestells 12 mit gedreht. Alternativ oder zusätzlich können auch noch Bearbeitungsroboter außerhalb des Gestells am Boden oder über dem Gestell 12 befestigt sein.
Das Gestell hat zwei gegenüberliegende Seiten 16A, 16B. Darüber hinaus sind zwei gegenüberliegende Arbeitsstationen vorgesehen, nämlich eine Beladestation 18A und eine dem Gestell 12 gegenüberliegende Entladestation 18B.
Die Arbeitsstation ist beispielsweise in einer Werkhalle ausgeführt.
Auf dem Gestell 12 sind zur Befestigung einzelner oder mehrerer Werkstücke 22 festmontierte Werkstückhalter 24 vorgesehen. Eine Bedienperson 20 kann, dies ist in Figur 1 dargestellt, in einem eventuell abgetrennten oder detektierten Sicherheitsbereich 26 in der Beladestation 18A eintreten und dort ein Werkstück 22 in den Werkstückhalter 24 einsetzen.
Nachdem die Bedienperson 20 den Sicherheitsbereich 26 verlassen hat, was beispielsweise automatisch detektiert wird, beginnt der oder beginnen die Bearbeitungsroboter 14 mit der Bearbeitung des Werkstücks 22. In vorliegendem Fall werden aus mehreren Einzelteilen Abgasanlagen geschweißt.
Die Bearbeitung kann nur in der Beladestation 18A erfolgen, insbesondere dann, wenn in der Entladestation 18B noch entladen wird oder beispielsweise ein Handlingroboter 28 mit anderen Werkzeugen bestückt wird oder geteacht wird. Darüber hinaus ist es möglich, dass erste Bearbeitungsschritte in der Bearbeitungsstation 18A am Werkstück 22 durchgeführt werden und nach dem Drehen des Gestells 12 eine Weiterbearbeitung diese Werkstücks 22 in der Entladestation 18B erfolgt.
Die beiden Stationen 18A und 18B sind im vorliegenden Beispiel gegenüberliegend angeordnet. Es wäre aber auch denkbar, eine andere Anordnung zu wählen oder mehr als zwei Arbeitsstationen vorzusehen.
Die Bearbeitung des oder der Werkstücke 22 erfolgt bei Stillstand des Gestells 12. Die Bearbeitungsstation 18A ist somit nicht nur zum Bestücken des Gestells mit Werkstücken 22 vorgesehen, sondern auch zum Bearbeiten. Alternativ kann zusätzlich auch während des Drehvorgangs des Gestells 12 durch einen oder die Bearbeitungsroboter 14 eine Bearbeitung erfolgen. Nach der Bearbeitung des Werkstücks 22 in der Bearbeitungsstation 18A wird das Gestell um 180° geschwenkt (siehe Fig. 2). Dort wird das Werkstück 22 entweder nachbearbeitet oder mittels des Handlingsroboters 28 aus der Station entfernt. Die Entladestation 18B kann also nur zum Entladen verwendet werden, kann aber auch zusätzlich ein Nachbearbeiten des in der Beladestation 18A vorbearbeiteten Werkstücks 22 ermöglichen.
Figur 3 zeigt einen zusätzlichen Betriebsmodus, der dann eingeschaltet wird, wenn die Entladestation 18B für einen längeren Zeitraum nicht zum Entladen verwendet werden kann, beispielsweise bei längerfristigen Werkzeugwechseln oder Teachingvorgängen. Hier ist zu sehen, dass ein Arbeiter 20 den Bereich der Entladestation 18B betreten hat. In der Entladestation 18B oder von der Entladestation 18B aus kann einer oder können beide Bearbeitungsroboter 14 mit neuen Werkzeugen versehen werden oder die Werkzeuge können beispielsweise gereinigt werden. In dieser Zeit kann beispielsweise einer der Bearbeitungsroboter 14, der zu diesem Zeitpunkt nicht mit einem anderen Werkstück bestückt wird oder dessen Werkzeug gereinigt ist, die Bearbeitung des Werkstücks 22 in der Beladestation 18A durchführen. Dasselbe gilt für den Handlingroboter 28. Während dieser geteacht oder mit einem anderen Werkzeug bestückt wird oder auch arbeitet, kann das Werkstück 22 in der Beladestation 28A bearbeitet werden, um Zeit zu sparen.
In diesem Betriebsmodus erfolgt ein Beladen, Bearbeiten und Entladen ausschließlich in der Beladestation 18A, um Produktionsausfälle zu reduzieren.
Selbstverständlich kann generell das Be- und Entladen in der Beladestation 18A auch automatisiert erfolgen und muss nicht nur manuell erfolgen. Hierzu sind entsprechende Handlingroboter 28 vorgesehen.
Das Gestell 12 ist bezüglich der Drehachse in Draufsicht symmetrisch ausgeführt, so dass es egal ist, welche Position der Tisch einnimmt. Er kann in diesem Fall jeweils um 180° getaktet werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betrieb einer Arbeitsstation, in der zumindest ein Bearbeitungsroboter (14) sowie ein drehbares Gestell (12) vorgesehen sind, wobei an unterschiedlichen Seiten des Gestells (12) Halterungen (24) für jeweils zumindest ein Werkstück (22) vorgesehen sind, wobei das Gestell (12) mit den Halterungen (24) und den daran angebrachten Werkstücken (22) zwischen wenigstens zwei Arbeitsstationen drehbar ist, und wobei eine Arbeitsstation eine Beladestation (18A) und eine andere Arbeitsstation eine Entladestation (18B) für Werkstücke (22) ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) eines der Werkstücke (22) wird in der Beladestation (18A) mittels einer der Halterungen (24) auf einer Seite des Gestells (12) am Gestell (12) befestigt, b) ein Bearbeitungsroboter (14) bearbeitet das Werkstück (22) noch in der Beladestation (18A), und c) das Gestell (12) wird so gedreht, dass das Werkstück (22) in die
Entladestation (18B) bewegt wird, und das Werkstück (22) wird in der Entladestation (18B) aus der Halterung (24) entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (22) ausschließlich bei feststehendem Gestell (12) bearbeitet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Bearbeitungsroboter (14) nach dem Beladen das Werkstück (22) in der Beladestation (18A) bearbeitet, unmittelbar nachdem eine in der Beladestation (18A) arbeitende Bedienperson (20) einen Sicherheitsbereich (26) verlassen hat.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bearbeitungsroboter (14) auf dem Gestell (12) befestigt ist und beim Drehen des Gestells (12) mitgedreht wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bearbeitungsroboter (14) neben dem Gestell (12) so positioniert ist, dass er das Werkstück (22) in der Beladestation (18A) bearbeiten kann.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bearbeitungsroboter (14) so positioniert ist, dass er das auf dem Gestell (12) montierte Werkstück (22) sowohl in der Beladestation (18A) als auch in der Entladestation (18B) bearbeiten kann.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Betriebsmodus vorgesehen ist, in welchem in der Entladestation (18B) eine dort vorgesehenes Werkzeug gewechselt wird oder ein Teaching eines Bearbeitungsroboters (14) oder Handlingroboters (28) vorgenommen wird, wobei während des zusätzlichen Betriebsmodus in der Beladestation (18A) das Werkstück (22) bearbeitet und entnommen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich in der Beladestation (18A) die Bearbeitung des Werkstücks (22) vorgenommen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Beladestation (18A) das Be- und/oder Entladen manuell erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -8, dadurch gekennzeichnet, dass von der Beladestation (18A) das Be- und/oder Entladen automatisiert erfolgt.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (12) in Draufsicht bezüglich der Drehachse symmetrisch ausgebildet ist.
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