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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Kraftwagenkarosserie
nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie eine Anlage zum Bearbeiten
einer Kraftwagenkarosserie nach dem Oberbegriff von Patentanspruch
7.
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Bei
der automatisierten Bearbeitung von Kraftwagenkarosserien in Fertigungsstraßen
unterscheidet man zwischen getakteter und synchroner Bearbeitung.
Bei der getakteten Bearbeitung wird eine Karosserie bzw. ein Karosserieteil
von einer Fördereinrichtung zwischen Arbeitsstationen bewegt.
In den Arbeitsstationen verbleibt die Karosserie bzw. das Karosserieteil
ortsfest, bis der jeweiligen Arbeitsstation zugeordnete Bearbeitungsschritte
durchgeführt sind. Im Gegensatz dazu wird bei der synchronen
oder kontinuierlichen Bearbeitung die Kraftwagenkarosserie bzw.
das Karosserieteil mit konstanter Geschwindigkeit durch die Fördereinrichtung
bewegt, während gleichzeitig Bearbeitungsschritte an ihr
bzw. ihm vorgenommen werden. Dies hat den Vorteil, dass Beschleunigungs-
und Abbremsphasen entfallen können. Insbesondere nachteilig
ist die Kombination der beiden Bearbeitungsverfahren in einer Fertigungsstraße,
da zwischen Abschnitten, in denen eine kontinuierliche und Abschnitten
in denen eine getaktete Bearbeitung stattfindet, platzaufwendige
Pufferzonen oder Werkstückspeicher notwendig sind.
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Automatisierte
Bearbeitung durch Industrieroboter erfolgt heutzutage in der Regel
im getakteten Betrieb. Es sind jedoch auch Verfahren bekannt, die es
ermöglichen, Industrieroboter mit einen kontinuierlich
bewegten Werkstück mitzubewegen und somit eine bandsynchrone
automatisierte Bearbeitung sicherzustellen. Ein solches Verfahren
ist beispielsweise aus der
DE
103 13 463 B3 bekannt. Einem jeweiligen Industrieroboter
ist dabei eine bestimmte Arbeitsstrecke zugeordnet, über
welche der Industrieroboter parallel neben einer Fördereinrichtung
für das bearbeitende Werkstück auf einer gesonderten Längsführung
mitfährt. Um eine feste Ortsbeziehung sicherzustellen,
muss der Roboter starr mit einem Werkstück oder Werkstückträger
verbunden werden, und gleichzeitig von seiner Längsführung
durch aufwendige Federbalgsysteme entkoppelt werden.
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Solche
Verfahren benötigen zum einen viel Raum, da neben der Fördereinrichtung
für die zu bearbeitenden Bauteile eine separate Fördereinrichtung
für die mitbewegten Industrieroboter zu Verfügung
gestellt werden muss. Zum anderen sind aufwändige Maßnahmen
zur Sicherstellung einer festen räumlichen Beziehung zwischen
Industrieroboter und Werkstück notwendig, wodurch die Investitionskosten
bei der Implementierung eines solchen Verfahrens weiter gesteigert
werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
sowie eine Anlage der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass
deren Einsatz kostengünstiger und prozesssicherer gestaltet
wird. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 sowie durch eine Anlage mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 7 gelöst.
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Ein
solches Verfahren zum Bearbeiten einer Kraftwagenkarosserie bzw.
eines Karosserieteils mittels wenigstens eines Industrieroboters
beruht darauf, den Industrieroboter über eine vorgegebene
Bearbeitungsstrecke mit der Kraftwagenkarosserie bzw. dem Karosserieteil
mitzubewegen, wobei während des Mitbewegens des Industrieroboters
dieser wenigstens einen Bearbeitungsschritt an der Kraftwagenkarosserie
bzw. dem Karosserieteil durchführt. Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass der wenigstens eine Industrieroboter unmittelbar
an der Kraftwagenkarosserie bzw. dem Karosserieteil angeordnet und
von dieser bzw. diesem unmittelbar gehalten wird.
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Mit
anderen Worten ist keine separate Führungs- oder Fördereinrichtung
für den Industrieroboter nötig, da dieser unter
Vermittelung des zu bearbeitenden Teils unmittelbar von einer Fördereinrichtung,
welche dieses bewegt, mitbewegt wird. Durch das direkte Anordnen
des Industrieroboters an der Kraftwagenkarosserie bzw. dem Karosserieteil
entfällt weiterhin die Notwendigkeit über komplexe
Systeme eine feste Lagebeziehung zwischen Industrieroboter und Kraftwagenkarosserie
herzustellen, da diese durch die unmittelbare Anordnung ohnehin schon
gegeben ist.
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Die
Durchführung des Verfahrens ist somit gegenüber
dem Stand der Technik vorteilhaft verbilligt, da auf aufwändige
Nebensystem zur Sicherung der Prozessqualität verzichtet
werden kann. Zudem ist der Baubedarf für die Durchführung
eines solchen Verfahrens verringert. Es müssen zudem keine
Maßnahmen zum Ausgleich von Geschwindigkeitsdifferenzen
zwischen Industrieroboter und Kraftwagenkarosserie getroffen werden.
Damit ist keine Synchronisation der Bewegung der genannten Komponenten mehr
nötig und es kann auf aufwändige Regelsysteme
verzichtet werden.
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Bevorzugterweise
wird der wenigstens eine Industrieroboter in einem Innenraum der
Kraftwagenkarosserie angeordnet. Dies ermöglicht vorteilhaft besonders
lange Verweilzeiten des Industrieroboters in der Kraftwagenkarosserie,
bevorzugt über die gesamte Inneneinbauphase, die heutzutage
mehrere Bandlängen umfasst. Durch die Anordnung im Innenraum
und bei gleichzeitiger Verwendung einer optisch-elektronischen Sicherheitshülle
(z. B. Safety Eye) um den Industrieroboter herum wird ein minimaler
Schutzraum erzeugt, so dass keine Schutzzäune, Trittmatten
oder dergleichen zum Schutz menschlicher Arbeiter notwendig sind.
Dadurch können die Stationen auch für manuelle
Tätigkeiten im Einklang mit dem Roboter optimal weiterverwendet
werden.
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Besonders
bevorzugterweise wird der Industrieroboter direkt an einem Fahrzeugboden
angeordnet. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Gewicht des
Industrieroboters zuverlässig von der Kraftwagenkarosserie
getragen werden kann und seine Relativposition zur Karosserie mit
hoher Präzision konstant bleibt.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Industrieroboter
an einer Einlegestation am Beginn der vorgegebenen Bearbeitungsstrecke
an der Kraftwagenkarosserie bzw. dem Karosserieteil angeordnet wird
und an einer Entnahmestation am Ende der Bearbeitungsstrecke wieder entnommen
wird. An der Einlegestation können dabei weitere Maßnahmen
zur Sicherung einer exakten Positionierung zwischen Roboter und
Kraftwagenkarosserie getroffen werden, wie beispielsweise eine formschlüssige
mechanische Absteckung über die Bodengeometrie oder eine
Vermessung des angeordneten Industrieroboters und der Kraftwagenkarosserie über
einen Laserscanner oder dergleichen. Zum Transport des Industrieroboters
von der Entnahmestation zur Einlegestation können übliche
Förderzeuge verwendet werden.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
wird im Innenraum des Kraftwagens eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen,
welche bei Eindringen eines Arbeiters in ein vorgegebenes Sicherheitsvolumen
den Industrieroboter deaktiviert. Damit wird vorteilhaft sichergestellt,
dass die Bearbeitung der Kraftwagenkarosserie durch den Roboter
zeitgleich mit einer Bearbeitung der Kraftwagenkarosserie durch
menschliche Arbeiter erfolgen kann, ohne dass für Letztere
eine Verletzungsgefahr besteht. Zusätzliche, aufwändige
externe Sicherungseinrichtungen sind nicht nötig.
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Die
gleichzeitige Durchführung von robotischen und handwerklichen
Bearbeitungsschritten an der Kraftwagenkarosserie ermöglicht
eine Beschleunigung des Herstellungsprozesses und damit eine Kosteneinsparung.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Anlage zum Bearbeiten einer Kraftwagenkarosserie
bzw. eines Karosserieteils mit wenigstens einem Industrieroboter,
welcher über eine vorgegebene Bearbeitungsstrecke mit der
Kraftwagenkarosserie bzw. dem Karosserieteil mitbewegbar ist. Während
des Mitbewegens ist dabei wenigstens ein Bearbeitungsschritt durch
den Industrieroboter der Kraftwagenkarosserie bzw. dem Karosserieteil
durchführbar. Erfindungsgemäß ist dabei
vorgesehen, dass der wenigstens eine Industrieroboter unmittelbar
an der Kraftwagenkarosserie bzw. dem Karosserieteil anordenbar ist.
Wie bereits eingangs geschildert, können hierdurch aufwändige
Zusatzeinrichtungen zum Sicherstellen einer konstanten Relativposition
zwischen Industrieroboter und Kraftwagenkarosserie, sowie zum Angleich
einer Bewegungsgeschwindigkeit des Industrieroboters und der Kraftwagenkarosserie
eingespart werden. Die Anlage wird dadurch insgesamt kostengünstiger und
raumsparender.
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Im
Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsform anhand
der Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei
zeigen
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1 eine
schematische Ansicht einer Anlage zum Bearbeiten einer Kraftwagenkarosserie
mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
sowie
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2 eine
alternative Ausgestaltung der Anlage sowie des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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1 zeigt
eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Anlage zum Bearbeiten
einer Kraftwagenkarosserie 12. In dieser Anlage 10 werden
Kraftwagenkarosserien 12 über eine Fördereinrichtung 14 mit
konstanter Geschwindigkeit vorwärtsbewegt. Um die bekannten
Nachteile einer getakteten Bearbeitung zu vermeiden, wird in einer
ersten Bearbeitungsstation 16 ein Industrieroboter 18 in
einen Innenraum 20 der Kraftwagenkarosserie 12 eingesetzt
und an dieser fest angeordnet. Der Industrieroboter 18 wird
somit im weiteren Verlauf der Bearbeitung der Kraftwagenkarosserie 12 von
der Fördereinrichtung 14 unter Vermittlung der
Kraftwagenkarosserie 12 selbst mitbewegt und kann während
des kontinuierlichen Vorwärtsbewegens der Kraftwagenkarosserie
in Richtung der Pfeile 22 kontinuierlich Bearbeitungsschritte an
der Kraftwagenkarosserie 12 vornehmen.
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Durch
die Kraftwagenkarosserie 12 selbst wird der Roboter 18 gleichzeitig
nach außen physikalisch abgeschirmt, so dass lediglich
aus Sicherheitsgründen der Innenraum 20 der Kraftwagenkarosserie 12 überwacht
werden muss. Hierzu können an sich bekannte Überwachungssysteme
verwendet werden, welche überprüfen, ob ein menschlicher
Arbeiter in ein Sicherheitsvolumen um den Roboter 18 herum
eindringt. Bei einem solchen Eindringen wird der Industrieroboter 18 deaktiviert,
um Verletzungen des Arbeiters zu vermeiden. Hierdurch ist es möglich, gleichzeitig
vom Industrieroboter 18 und von einem menschlichen Arbeiter
Arbeitsschritte an der Kraftwagenkarosserie 12 vornehmen
zu lassen.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Kraftwagenkarosserie 12 von
der Arbeitsstation 16 über eine vorgegebene Bearbeitungsstrecke
d vorwärtsbewegt, wobei während der Vorwärtsbewegung durch
die Bearbeitungsstrecke d eine Mehrzahl von Bearbeitungsschritten
an der Kraftwagenkarosserie 12 sowohl vom Industrieroboter 18 als
auch von menschlichen Arbeitern vorgenommen werden kann. In diesem
Beispiel ist die Anlage 10 mäanderförmig ausgelegt,
so dass die Kraftwagenkarosserie 12 über einen
Umlenkpunkt 26 geführt und in die umgekehrte Richtung
wieder in Pfeilrichtung 22 zurückbewegt wird.
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Am
Ende der doppelt durchlaufenen Bearbeitungsstrecke d ist eine weitere
Bearbeitungsstation 24 vorgesehen, an welcher der Roboter 18 wieder aus
der Kraftwagenkarosserie 12 entnommen wird. Durch die mäanderförmige
Anordnung können die beiden Bearbeitungsstationen 16 und 24 nahezu
am gleichen Ort angeordnet sein, so dass ein aus der Karosserie 12 entnommener
Roboter 18 direkt wieder in eine neue Karosserie 12 eingesetzt
werden kann, ohne dass er transportiert werden muss.
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Vorteilhaft
ist hierbei die Möglichkeit einer kurzen Rückführstrecke
für den Roboter 18 durch geeignete Wahl der Bearbeitungsstationen 16 und 24 innerhalb
der meist mäanderförmigen Bandgestaltung in der
Endmontage.
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Die
Stromversorgung des Industrieroboters 18, während
dieser entlang der Bearbeitungsstrecke d vorwärtsbewegt
wird, kann dabei über einen Akkumulatorbetrieb erfolgen,
wobei es sich empfiehlt, entweder an der Einlegestation 16 oder
der Entnahmestation 24 die Akkumulatoren zu wechseln, um
einen sicheren Dauerbetrieb des Industrieroboters 18 sicherzustellen.
Alternativ kann der Industrieroboter 18 auch über
eine C-Gehänge-Einspeisung mit Netzstrom versorgt werden.
Die Länge der in dem Ausführungsbeispiel nach 1 dargestellten
Bearbeitungsstrecke d ist aufgrund der schematischen Darstellung
stark verkürzt. Bevorzugt wird ein solches Verfahren bei
der gesamten Innenbearbeitung der Kraftwagenkarosserie 12 stattfinden,
welche heutzutage mehrere Bandlängen mit jeweils ca. 30
Stationen bzw. Bearbeitungsschritten umfasst.
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2 zeigt
eine alternative Ausgestaltung der Anlage 10. Hier ist
am Ende einer geraden Bearbeitungsstrecke d ohne Umkehrpunkte eine
Bearbeitungsstation 24 vorgesehen, an welcher der Roboter 18 wieder
aus der Kraftwagenkarosserie 12 entnommen wird. Über
ein weiteres nicht gezeigtes Fördersystem kann der Industrieroboter 18 dann
wieder zur ersten Bearbeitungsstation 16, also der Einlegestation,
zurückbewegt werden und für die Bearbeitung einer
weiteren Karosserie 12 Anwendung finden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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