WO2009098285A1 - Drehtisch - Google Patents

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WO2009098285A1
WO2009098285A1 PCT/EP2009/051371 EP2009051371W WO2009098285A1 WO 2009098285 A1 WO2009098285 A1 WO 2009098285A1 EP 2009051371 W EP2009051371 W EP 2009051371W WO 2009098285 A1 WO2009098285 A1 WO 2009098285A1
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processing
turntable
robot
fixing
machining
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PCT/EP2009/051371
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Inventor
Manfred Hahl
Original Assignee
Edag Gmbh & Co. Kgaa
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    • B23P21/004—Machines for assembling a multiplicity of different parts to compose units, with or without preceding or subsequent working of such parts, e.g. with programme control the units passing two or more work-stations whilst being composed
    • B23P21/006—Machines for assembling a multiplicity of different parts to compose units, with or without preceding or subsequent working of such parts, e.g. with programme control the units passing two or more work-stations whilst being composed the conveying means comprising a rotating table
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
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    • B23K37/047—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work moving work to adjust its position between soldering, welding or cutting steps
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0084—Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/50—Other automobile vehicle parts, i.e. manufactured in assembly lines

Definitions

  • the invention relates to a device for processing workpieces using a turntable, which transports the workpieces in a processing position.
  • the workpieces may in particular consist of several substructures, which are joined by means of the device to form a joining structure, the workpiece.
  • the machining is a joining process or comprises a joining process.
  • the invention relates to a method for joining substructures to vehicle parts. The method is used in series production, preferably in mass production of body parts for motor vehicles.
  • a plurality of fixing tools are distributed around the axis of rotation, which differ in adaptation to different workpieces, so that by means of a rotary movement of the turntable each of the fixing tools optionally moved to a loading position and loaded there by means of a loading robot with the currently being machined workpiece can.
  • the fixing tools are arranged movably on the turntable, so that they can each be moved away from the loading position by means of a conveying device from the turntable into a peripheral processing position where they can be processed by processing robots. After removal of the machined workpiece, the fixing tool is moved on the turntable back to the loading position, where it is occupied by the next workpiece.
  • This device also requires comparatively much space and is complex.
  • the invention relates to a device for machining workpieces, which comprises a turntable rotatable about a rotation axis with a plurality of fixing tools, which are arranged about the axis of rotation of the turntable and differ from each other in adaptation to workpieces of different types.
  • the machining position is assigned at least one machining robot, that is arranged so that it can edit the workpiece located in the machining position.
  • the device further comprises a rotary drive, by means of which the turntable is reversibly rotatably driven to the adapted to the workpieces to be machined
  • Fixing tools can in the case of a vertical axis of rotation in particular at an upper Be arranged front side of the turntable and record, position and fix the resting under gravity workpieces.
  • the at least one processing robot is arranged in an inner region of the turntable between the fixing tools distributed around the axis of rotation, it is therefore referred to below as an internal processing robot.
  • an internal processing robot In the interior region, a plurality of internal processing robots, in particular two or three processing robots, may be arranged.
  • the one or more internal processing robot is or are preferably assigned to only one processing position, thus processing only located in this processing position workpieces. Basically, however, an assignment to an optional, approachable from the turntable further processing position is conceivable, either of only one of the internal processing robot or more. In preferred embodiments, however, the device has only a single processing position.
  • this processing position if several processing positions are provided and each additional processing position, at least one further processing robot associated, which is arranged outside of the turntable at the periphery thereof.
  • the at least one processing robot is supported in preferred embodiments independently of the turntable, so that he does not join the rotational movements of the turntable.
  • the processing robot is in particular not supported on the turntable, but preferably on a floor on which the turntable is rotatably mounted.
  • the independent of the turntable support relieves the turntable and in particular its rotary bearing and rotary drive.
  • the inner region remains free between the fixing tools.
  • the processing robot can be arranged and supported in such a free, central inner region and, accordingly, between the inner region rise up the fixing tools. If a plurality of processing robots are arranged indoors, the above embodiments are preferably applicable to each of the plurality of processing robots.
  • the arrangement of several processing robots, in particular two processing robots, indoors is given preference over the arrangement of only a single internal processing robot preference.
  • a plurality of processing robots are provided in the interior area, these can advantageously each be smaller than can be an internal processing robot, which is assigned in the interior as the only one of the processing position.
  • the plurality of processing robots can be arranged in the inner area at the fixing tool located in the processing position, in particular, next to each other and work side by side; Correspondingly, the sphere of action and consequently the size of each of these processing robots can be reduced relative to a single internal processing robot. Furthermore, at the same time, more machining tools can be brought out of the inner area, thereby shortening the residence time of the workpiece in the machining position.
  • the at least one processing robot in the case of a plurality of processing robots a part of these robots or preferably all processing robots, is or are preferably arranged in a stationary manner.
  • the one or more machining robots may or may in particular be industrial robots.
  • the one or more machining robots preferably have or have all six degrees of freedom of movement.
  • multiple ones may exist in the confined space
  • Turntable must be further rotated, so that the previously used fixing tool of the Beladeposition seen from the processing position or seen from the machining position on the loading position in a rest position and this further rotation simultaneously moved instead of another of the fixing tools in the loading position and loaded there with the first workpiece of the new kind. Since the fixing tools do not extend to the machining position and accordingly retract into the turntable after machining, the turntable does not have to be attached to a conveyor causing the extension and retraction and be undocked by this. Furthermore, the part of the device required for the transport and positioning of the fixing tools, in particular the turntable, is structurally simplified.
  • the turntable can be distributed around the axis of rotation while basically only be equipped with two or three fixing tools, it preferably has distributed around the axis of rotation, however, at least four fixing tools. In a preferred embodiment, it has exactly four fixing tools, which can be arranged in particular relative to each other so that they form a rectangle about the axis of rotation of the turntable.
  • the variety of workpieces that can be machined can be increased by arranging four fixing tools or optionally even more fixing tools.
  • a particular advantage is that the four or possibly even more fixing tools create a larger free space in the interior, in which a corresponding number of internal processing robots can be arranged. It is particularly advantageous if four fixing tools which are elongate in the plan view of the turntable are arranged on or on the turntable in an at least substantially rectangular arrangement, ie with each other a rectangle, preferably a square.
  • the workpieces to be machined are preferably removed in each case in the processing position.
  • the machining position is assigned at least one removal robot, advantageously arranged on the periphery of the turntable.
  • the picking robot picks up the machined workpiece, moves it through the room to a shelf and places it there. He is then ready for the removal of the next machined workpiece.
  • This robot can be arranged stationary. Preferably, it is like the processing robot (s) an industrial robot with a robotic arm that is movable in space in all six degrees of freedom of movement.
  • the removal robot not only removes and deposits the workpieces, but holds the workpieces each after loosening tensioners of the fixing tool for further processing by the at least one or more of the processing robot .
  • the removal robot may keep the workpiece freely in space, for example, above the processing position for further processing, or may already move in the direction of the tray during further processing, with the processing robot or operators having to follow such a movement. It is also advantageous that, after removal from the workpiece, locations are accessible which were not or only with difficulty accessible on the workpiece received by the fixing tool.
  • the removal robot thus offers the workpiece or the machining robot (s) the workpiece in a more accessible position.
  • the machining process is preferably a joining process, for example a welding process, the workpiece held by the picking robot is advantageously continued to be joined more firmly, for example by welding.
  • the further processing in the removed state ie the flying processing can be used to a considerable increase in the utilization of the turntable and thus shortening the cycle time of a series production by the turntable after removal of the workpiece, before or at least still during further processing again reversed, ie turned back and thereby the fixing tool is moved back into the loading position.
  • the processing robot or performs the further processing or perform the next workpiece is placed in the already located in the loading position fixing tool and positioned relative thereto.
  • the fixing tool again assumes the machining position with the next workpiece before or as soon as the machining robot or the machining position is or are free again, the further machining is therefore complete.
  • the fixing tools include in preferred embodiments in each case at least one automatically operable tensioner, preferably a plurality of automatically operable tensioner, with which or which the workpiece is fixed relative to the fixing tool.
  • the fixing tools could provide only for a loose fixation in the sense of a pure positioning and an external fixing, such as a fixing robot may be provided, which clamps the workpiece during the processing against the fixing tool.
  • the removal robot could serve, for example, as a fixing robot.
  • an external fixator would take up space and would generally be an obstacle to the machining robot (s).
  • a media supply for the supply of this fixing tool with electrical energy or a pressurized fluid, preferably compressed air , intended.
  • the word "or” is used here and elsewhere in the sense of the invention always in the general logical sense, so includes both the meaning of "either .... or” and that of "and”, as far as the respective context does not exclusively can only give a limited meaning.
  • the media supply can therefore ensure only electrical energy in a first variant, in a second variant only pressurized fluid and in a third variant both in combination.
  • the fixing tools can each be permanently connected to a separate media supply, or at least the fixing tool used for the respective production can be connected to the operation of a media supply upon commencement of operation and the connection can be maintained during operation with this fixing tool.
  • the media supply is in such embodiments a drag feed.
  • less space than a drag feeder claims a media feeder with a rotary joint which connects the particular fixing tool used in the loading position and in the processing position with the media feeder, but between the two Separates positions from the media feeder.
  • the turntable one or preferably per fixing tool each having its own coupling connection and the media supply for the loading position and the processing position each having a counterpart coupling connection.
  • the coupling connection of the fixing tool in operation connects automatically in the two positions with the respectively associated position of the associated coupling connection of the media supply, when the fixing tool is moved to the position in question.
  • the tensioner or clamps are or are actuated for tensioning, ie closed, and opened after machining in the machining position in order to be able to remove the workpiece.
  • the media supply can be further simplified if the workpiece is not stretched in the loading position, but only in the processing position. If the media supply takes place by means of a rotary connection via coupling couplings that can be coupled and uncoupled, then a connection coupling of the media supply assigned to the loading position can be dispensed with.
  • the media feeder has a connection coupling only for the processing position. In the loading position, the workpiece is only inserted into the fixing tool and positioned, but not yet tensioned, but moved after positioning directly in the machining position. When the machining position is reached, the connection coupling of the fixing tool and the connection coupling of the media supply automatically engage, the clamps are actuated and the workpiece is thereby tensioned.
  • a loading robot assigned to the loading position or a removal robot assigned to the processing position are provided with an exchangeable gripping device is or is equipped.
  • the interchangeable gripping device comprises a gripping tool for a workpiece of a first type and another gripping tool for a second type thereof differing from one another.
  • one or more interchangeable gripping devices with at least two different gripping tools, which are fastened simultaneously to a robot arm, it is no longer necessary to undock the gripping tool used in one production from the robotic arm and to dock the new gripping tool adapted for the new production, but only to change the orientation of the robotic arm to a base of the robot in question, to either one or the other Use gripping tool for use.
  • a preferred interchangeable gripping device and a method for a rapid gripper tool change are disclosed, for example, in DE 10 2007 055 119.5, which is referred to in this regard. The same applies with regard to the machining tools of the machining robot (s), if a change should be required here.
  • the workpiece consists of at least two, more preferably even more substructures which are still present as separate substructures after insertion. However, they are positioned by means of the adjusted fixing tool relative to each other according to location and orientation and stretched in the positioned state by means of adhesion to the fixing tool.
  • the machining process can include a joining process; in particular, it can also be a pure joining process.
  • the at least one or the plurality of processing robots are joining robots. As a joining process in particular welding comes into question.
  • joining processes can also be used, for example soldering or roll folding, but in principle the invention is advantageous in connection with any joining process, for example gluing, screwing or riveting, to name but a few examples.
  • the machining process can also be designed differently, for example as a tensioning or grinding process.
  • One or more different joining processes may or may also be combined with each other or with one or more other machining processes.
  • a single processing position is provided on the turntable, so the device equipped with one or preferably more processing robots for this single processing position.
  • two processing positions are provided, the device thus equipped with at least one, preferably in each case a plurality of processing robots for each of the processing positions.
  • a turntable with at least, preferably exactly four distributed around the axis of rotation of the turntable fixing tools.
  • the fixing tools of the turntable can be set up in the expansion stage for processing workpieces of different types in the two processing positions, ie workpieces of a first type in one and workpieces of another type in the second processing position.
  • the fixing tools that fix the workpiece in the machining positions can also be the same in order to be able to process identical workpieces simultaneously in both machining positions. It can in the expansion stage, but also in the basic version, all fixing tools differ from each other or two of the fixing tools, possibly even more of the fixing tools to be the same.
  • the turntable is equipped with at least two different fixing tools. If two machining positions are formed on the turntable, the device comprises at least two internal machining robots, one for the one and the other for the other machining position. In yet another embodiment, the device comprises in the interior of the turntable for at least one of the processing positions, preferably for each of the processing positions, two or possibly even more internal processing robots.
  • Figure 2 shows the device in a perspective view.
  • FIG. 1 shows a device for processing workpieces 8 in a plan view.
  • the device comprises a turntable 1, which is rotatable about a vertical axis of rotation Z.
  • On a frame of the turntable 1 are arranged around the axis of rotation Z evenly distributed more fixing tools, in the embodiment four fixing tools 2, 3, 4 and 5.
  • the fixing tools 2 to 5 are relative to the frame of the turntable 1 stationary and therefore could be an integral part of the frame be.
  • each of the fixing tools 2 to 5 is detachable and thus replaceable, preferably individually replaceable, attached to the frame.
  • the fixing tools 2 to 5 each have a carrier 6 and a plurality of positioning elements and tensioners 7 for positioning and clamping the workpieces 8.
  • the tensioners 7 may in particular be mechanical tensioners which clamp the workpieces 8 with a force fit and thereby fix relative to the fixing tool 2, 3, 4 or 5.
  • the carrier 6 may be plate-shaped as in the embodiment. They form a common platform for each set of positioning elements and tensioners 7 and have the connection technology for attachment to the frame of the turntable 1. They are arranged at the top of the turntable 1 in the circumferential direction close to one another to form a ring, so that as little space as possible is required radially to the axis of rotation Z.
  • the fixing tools 2 to 5 are arranged offset in the circumferential direction at an angular distance of 90 ° to each other.
  • the carrier 6 are seen in plan view arranged in pairs at right angles to each other and thus form a rectangle about the rotation axis Z.
  • the carriers 6 are elongated in the circumferential direction, ie in the circumferential direction with respect to the axis of rotation Z longer than in the radial direction. They are arranged close to each other, in the embodiment they collide.
  • the carrier 6 are beveled in the region of the rotation axis Z facing inner ends and there arranged on fermentation to each other.
  • the device comprises a drive for a reversing rotary drive of the turntable 1.
  • a motor of the drive can be arranged in particular in the area below the fixing tools 2 to 5.
  • the drive rotates the turntable 1 back and forth, so that one of the fixing tools 2 to 5, in the embodiment, the fixing tool 2, between a loading position L and a processing position W out and moved forth, is pivoted in the embodiment about the rotation axis Z back and forth.
  • the turntable 1 is rotated for the movement of the fixing tool 2 from one of the two positions L and W in the other by an angle of the arrangement of the fixing tools 2 to 5 corresponding angle back and forth.
  • the fixing tool 2 is loaded in the loading position L with the workpiece to be machined 8, moved with this workpiece 8 in the processing position W and after processing and removal of the workpiece 8 back to the loading position L and loaded there with the next workpiece 8. This process is constantly repeated in time with series production.
  • a loading robot 9, a plurality of processing robot 11 and a removal robot 12 are arranged.
  • the loading robot 9 is assigned to the loading position L and accordingly arranged so that it can insert the workpieces 8 into the fixing tool 2 when it occupies the loading position L.
  • the workpieces 8 are each formed by a set of prefabricated substructures, which are joined in the processing position W to form a complete structure, the workpiece 8.
  • the substructures are fed to the loading robot 9 relative to one another in the arrangement in which they are subsequently joined to the workpiece 8.
  • the loading robot 9 carries at the end of its robot arm a gripping device, with which he engages the not yet joined, loose composite of the substructures as a whole and stores in the currently located in the loading position L fixing tool 2.
  • the fixing tool 2 can be equipped with a sensor, by means of which it is automatically determined whether each of the substructures occupies the predetermined position according to location and orientation. Alternatively, such a sensor may also be arranged on the loading robot or externally on another location of the device.
  • the turntable 1 executes a partial rotation, in the example a quarter turn, through which the fixing tool 2 enters the Processing position W arrives.
  • the workpiece 8 is machined by joining the substructures into a solid overall structure.
  • not only three peripheral processing robots 11 are assigned to the processing position W, but two internal processing robots 10 arranged in a central inner area of the turntable 1 near the rotation axis Z between the fixing tools 2 to 5 , The inner processing robot 10 and the peripheral processing robot 11 simultaneously act on the workpiece 8.
  • all processing robots 10 and 11 are joining robots.
  • the joining process may in particular be a welding process.
  • the inner processing robot 10 are supported independently of the turntable 1 on the ground, so do not rotate with a rotational movement of the turntable 1 and the fixing tools 2 to 5. This relieves the pivot bearing and the rotary drive of the turntable 1.
  • the clockwise reciprocating, reversing rotary motion can thereby be carried out more quickly than with a support on the turntable, since the support on the turntable 1 would increase its moment of inertia.
  • the workpieces 8 are not only positioned relative to each other for the machining process by means of the fixing tool 2, but also tensioned by means of the tensioner 7.
  • Clamping can already be carried out in the loading position L or only in the processing position W.
  • the energy required for clamping for example electrical
  • the media feeder is not designed as a tow cable connection permanently connected at least during production, but as
  • Rotary connection with one or more fixed coupling connections has the
  • the media supply comes with a single coupling connection, which is assigned to the processing position W.
  • the tensioners 7 are operated only in the processing position W, namely closed and locked for clamping and opened to release the workpiece 8.
  • the media supply may additionally have a coupling connection for the loading position L, in order to clamp the workpiece 8 already in the loading position L, to lock in the tensioned state and to move in this state into the processing position W, in which the tensioners 7 after editing, only open.
  • the released workpiece 8 from the fixing tool 2 and places it in a tray, for example, in a magazine or on a discharge conveyor.
  • the turntable 1 rotates back, so that the fixing tool 2 is moved back to the loading position L and there with the next workpiece 8, d. H. the next loose composite of substructures.
  • the machining process is subdivided into sub-processes.
  • a first sub-process is performed on the clamped in the processing position W relative to the fixing tool 2 workpiece 8, a second sub-process only after the fixing tool 2 of the workpiece 8 is free again.
  • the removal robot 12 lifts the workpiece 8 from the fixing tool 2 and holds it in space, while the same processing robot 10 and 11 carry out the second sub-process of machining. Since the workpiece 8 during the second
  • Partial process is free of the fixing tool 2 and in particular its tensioners 7, the processing robot 10 and 11 can now reach points that are not or only poorly accessible in the tensioned state.
  • the removal robot 12 may be adapted to guide the workpiece 8 in space prior to or during such downstream processing, if necessary to rotate, to make the respective locations even more accessible.
  • the fixing tool 2 can already be loaded with the next workpiece 8 in the loading position L. Is it?
  • the substructures of the workpiece 8 in the tensioned state are joined geometrically, for example by spot welding, and the already stable, stable workpiece 8 with respect to its geometry is subsequently finished or at least in the second partial process more firmly joined, for example, welded.
  • the robots 9 to 12 may in particular be conventional industrial robots, each having a stationary base and a robot arm protruding from the base with all six degrees of freedom of movement.
  • the tools are fastened detachably in a known manner to the robot arms, in the case of the robots 9 and 12 each a gripping tool and in the case of the machining robots 10 and 11 each a machining tool, for example a welding tool.
  • the arrangement of processing robots 10 and 11 both on the periphery and in the interior of the turntable 1 is of great advantage since this requires the arrangement of small processing robots 10 and 11 with correspondingly small operating radius, but in large numbers allowed close to each other.
  • the fixing tools 2 to 5 are different as already mentioned. Each is adapted to receive, position and fix one type of other workpiece 8.
  • the workpiece 8 is a side part of a motor vehicle body consisting of the substructures A-, B- and C-pillar and roof frame and sill, which are joined by means of the device to a fixed side part.
  • side parts of different vehicle models can be processed according to the number of fixing tools.
  • other body parts can be edited, such as a front, a rear or a floor assembly.
  • a side part of another vehicle model or one of the other type Body part or from a left to a right side part of the same vehicle model has only adapted to the workpiece of the other type fixing 3, 4 or 5 instead of the fixing tool 2 in the loading position L and then in time with the respective next series production between the positions L and W. be moved back and forth.
  • the drive of the turntable 1 is therefore not only for the required in a particular production reversing movement, but also for a rotation on the rotation angle of the reverse ierterrorism set up.
  • the turntable 1 has the ability to reciprocate each of the fixing tools 2 to 5 by a simple rotational movement optionally in the loading position L and oscillating between this and the processing position W in the cycle of series production.
  • changes in the control are made in the processing robots, preferably this is done automatically by a control software. If necessary, the processing tools are changed.
  • the change of the respective gripping device is generally required. This can be done conventionally by undocking the previously used and docking a new gripping device.
  • the robots 9 and 12 or at least one of these robots, in this case preferably the loading robot 9, may be equipped with an interchangeable gripping device which simultaneously integrates at least two different gripping devices in a gripping head attached to the end of the robotic arm.
  • Preferred changeover devices and also changing devices of machining tools that can be used for the robots 10 and 11 are disclosed in particular in DE 10 2008 003 067.
  • a further processing position can be formed, so that on the turntable 1 another workpiece 8 or a workpiece of another type, for example the other side part of the same vehicle type or, for example, a door or tailgate edited, preferably joined, can be.
  • This further processing position is expediently formed opposite the working position W, in the position which occupies the fixing tool 4 in the figures.
  • This further processing position may advantageously be associated with two further internal processing robots such as the processing robot 10 of the processing position W, these further internal processing robot 10 would work to the other side.
  • the device can have one or more associated with this further processing position further peripheral processing robot 11, advantageously also its own loading robot 9 at the position that just occupies the fixing tool 5 in the figures, and optionally also another removal robot 12, which would expediently be the picking robot 12 diagonally opposite the axis of rotation Z arranged.
  • the fixing tools 2 and 4 may be the same, for example, to process the same workpieces 8 and thereby increase the throughput.
  • the fixing tools 3 and 5 may be the same and different from the fixing tools 2 and 4, in order nevertheless to be able to carry out a rapid model change without having to equip the turntable 1 with new fixing tools.
  • the fixing tools 2 and 5 can also differ from one another in the expansion stage in order to simultaneously be able to machine workpieces of different types at the two machining positions.

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Abstract

Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken, umfassend: a) einen um eine Drehachse (Z) drehbaren Drehtisch (1) mit um die Drehachse (Z) angeordneten Fixierwerkzeugen (2, 3, 4, 5), die sich zum Aufnehmen und Fixieren ungleicher Werkstücke (8) voneinander unterscheiden und von denen jeweils eines durch eine Drehbewegung des Drehtisches (1) in eine Bearbeitungsposition (W) bewegbar ist, b) wenigstens einen inneren Bearbeitungsroboter (10), der für die Bearbeitung eines in der Bearbeitungsposition (W) befindlichen Werkstücks (8) in einem Innenbereich des Drehtisches (1) zwischen den Fixierwerkzeugen (2, 3, 4, 5) angeordnet ist, c) und einen Drehantrieb zur Erzeugung einer reversierenden Drehbewegung des Drehtisches (1), bei der jeweils eines der Fixierwerkzeuge (2, 3, 4, 5) zwischen der Bearbeitungsposition (W) und einer Beladeposition (L) zum Einlegen der Werkstücke (8) hin und her bewegbar ist.

Description

Anwaltsakte: 57 030 XI EDAG GmbH & Co. KGaA
Drehtisch
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken unter Verwendung eines Drehtisches, der die Werkstücke in eine Bearbeitungsposition transportiert. Die Werkstücke können insbesondere aus mehreren Substrukturen bestehen, die mittels der Vorrichtung zu einer Fügestruktur, dem Werkstück, gefügt werden. Die Bearbeitung ist in solchen Ausführungen ein Fügeprozess oder umfasst einen Fügeprozess. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fügen von Substrukturen zu Fahrzeugteilen. Das Verfahren gelangt in der Serienfertigung zum Einsatz, vorzugsweise in der Serienfertigung von Karosserieteilen für Kraftfahrzeuge.
Aus der DE 195 05 622 Al ist eine Anlage zum Zusammenbau von Kraftfahrzeugkarosserien aus Blechteilen unter Verwendung eines Drehtisches mit Werkstückträgern bekannt, die um eine Drehachse des Drehtisches strahlenförmig angeordnet sind. Der Drehtisch wird in eine bestimmte Drehrichtung getaktet angetrieben, so dass die Werkstückträger nacheinander mehrere Drehpositionen durchlaufen, in denen jeweils zugeordnete Bearbeitungsschritte ausgeführt werden. In einer ersten der Drehpositionen werden Karosserieteile eingelegt und in einer nächsten Drehposition weitere Karosserieteile hinzugefügt. In weiteren Drehpositionen werden die Karosserieteile mittels Schweißen zu einer Rohkarosserie gefügt. In einer dieser Drehpositionen wird der Werkzeugträger radial ausgefahren, so dass das darauf befindliche Werkstück für Schweißroboter von mehreren Seiten zugänglich ist. In einer weiteren dieser Drehpositionen sind in einem zentralen Innenbereich des Drehtisches und an der Peripherie weitere Schweißroboter angeordnet, die dem Ausschweißen der bis zu diesem Zeitpunkt nur gehefteten Karosserie dienen. In der nächsten Drehposition werden die Karosserien ausgeschleust. Die Anlage benötigt viel Platz und ist auf die Bearbeitung stets gleicher Werkstücke beschränkt. Eine Umrüstung für die Bearbeitung Werkstücke anderer Art, beispielsweise zum Fügen einer Karosserie eines anderen Fahrzeugtyps, würde einen längeren Stillstand der Anlage erfordern. Die DE 20 2005 001 780 Ul offenbart eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Karosserieteilen ebenfalls unter Verwendung eines Drehtisches. Auf dem Drehtisch sind um die Drehachse verteilt mehrere Fixierwerkzeuge angeordnet, die sich in Anpassung an unterschiedliche Werkstücke voneinander unterscheiden, so dass mittels einer Drehbewegung des Drehtisches jedes der Fixierwerkzeuge wahlfrei in eine Beladeposition bewegt und dort mittels eines Beladeroboters mit dem gerade zu bearbeitenden Werkstück beladen werden kann. Die Fixierwerkzeuge sind auf dem Drehtisch beweglich angeordnet, so dass sie jeweils aus der Beladeposition mittels einer Fördereinrichtung vom Drehtisch weg in eine periphere Bearbeitungsposition bewegt und dort von Bearbeitungsrobotern bearbeitet werden können. Nach der Entnahme des bearbeiteten Werkstücks wird das Fixierwerkzeug auf den Drehtisch zurück in die Beladeposition bewegt, wo es mit dem nächsten Werkstück belegt wird. Auch diese Vorrichtung benötigt vergleichsweise viel Raum und ist komplex.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Werkstücke unter Verwendung eines möglichst einfachen Drehtisches auf engem Raum und kurzer Zeit bearbeiten und einen Produktionswechsel flexibel durchführen zu können.
Die Erfindung hat eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken zum Gegenstand, die einen um eine Drehachse drehbaren Drehtisch mit mehreren Fixierwerkzeugen umfasst, die um die Drehachse des Drehtisches angeordnet sind und sich in Anpassung an Werkstücke unterschiedlicher Art voneinander unterscheiden. Durch eine Drehbewegung des Drehtisches wird jeweils eines der Fixierwerkzeuge in eine Bearbeitungsposition bewegt, in der die
Bearbeitung des von dem Fixierwerkzeug jeweils aufgenommenen Werkstücks stattfindet. Der Bearbeitungsposition ist wenigstens ein Bearbeitungsroboter zugeordnet, also so angeordnet, dass er das in der Bearbeitungsposition befindliche Werkstück bearbeiten kann.
Die Vorrichtung umfasst ferner einen Drehantrieb, mittels dem der Drehtisch reversierend drehantreibbar ist, um das an die zu bearbeitenden Werkstücke angepasste der
Fixierwerkzeuge zwischen der Bearbeitungsposition und einer Beladeposition hin und her zu bewegen. In der Beladeposition werden die Werkstücke in das Fixierwerkzeug eingelegt. Die
Fixierwerkzeuge können im Falle einer vertikalen Drehachse insbesondere an einer oberen Stirnseite des Drehtisches angeordnet sein und die unter Schwerkraft aufliegenden Werkstücke aufnehmen, positionieren und fixieren.
Der wenigstens eine Bearbeitungsroboter ist in einem Innenbereich des Drehtisches zwischen den um die Drehachse verteilt angeordneten Fixierwerkzeugen angeordnet, er wird im folgenden daher als innerer Bearbeitungsroboter bezeichnet. Im Innenbereich können mehrere innere Bearbeitungsroboter, insbesondere zwei oder drei Bearbeitungsroboter, angeordnet sein. Der oder die inneren Bearbeitungsroboter ist oder sind vorzugsweise nur der einen Bearbeitungsposition zugeordnet, bearbeiten somit nur in dieser Bearbeitungsposition befindliche Werkstücke. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Zuordnung zu einer optionalen, vom Drehtisch anfahrbaren weiteren Bearbeitungsposition denkbar, entweder von nur einem der inneren Bearbeitungsroboter oder auch mehreren. In bevorzugten Ausführungen weist die Vorrichtung jedoch nur eine einzige Bearbeitungsposition auf. In einer bevorzugten Weiterbildung ist dieser Bearbeitungsposition, falls mehrere Bearbeitungspositionen vorgesehen sind auch jeweils jeder weiteren Bearbeitungsposition, wenigstens ein weiterer Bearbeitungsroboter zugeordnet, der außerhalb des Drehtisches an dessen Peripherie angeordnet ist. Vorteilhafterweise sind der Bearbeitungsposition mehrere, beispielsweise zwei oder drei, gegebenenfalls noch mehr solch peripherer Bearbeitungsroboter zugeordnet, vorzugsweise durch der Bearbeitungsposition nahe periphere Anordnung.
Der wenigstens eine Bearbeitungsroboter ist in bevorzugten Ausführungen unabhängig vom Drehtisch abgestützt, so dass er die Drehbewegungen des Drehtisches nicht mitmacht. In diesen bevorzugten Ausführungen ist der Bearbeitungsroboter insbesondere nicht am Drehtisch abgestützt, sondern vorzugsweise auf einem Boden, auf dem auch der Drehtisch drehbar gelagert ist. Alternativ kann der wenigstens eine im Innenbereich angeordnete oder verallgemeinert ausgedrückt, der wenigstens eine aus dem Innenbereich heraus arbeitende Bearbeitungsroboter an beispielsweise der Decke abgestützt sein und von oben in Richtung auf den Innenbereich des Drehtisches ragen. Die vom Drehtisch unabhängige Abstützung entlastet den Drehtisch und insbesondere dessen Drehlagerung und Drehantrieb. Besonders bevorzugt bleibt der Innenbereich zwischen den Fixierwerkzeugen frei. Der Bearbeitungsroboter kann insbesondere in solch einem freibleibenden, zentralen Innenbereich angeordnet und abgestützt sein und dementsprechend aus dem Innenbereich heraus zwischen den Fixierwerkzeugen aufragen. Falls mehrere Bearbeitungsroboter im Innenbereich angeordnet sind, gelten die vorstehenden Ausführungen vorzugsweise für jeden der mehreren Bearbeitungsroboter.
Der Anordnung von mehreren Bearbeitungsrobotern, insbesondere zwei Bearbeitungsrobotern, im Innenbereich wird gegenüber der Anordnung nur eines einzigen inneren Bearbeitungsroboters der Vorzug gegeben. Sind im Innenbereich mehrere Bearbeitungsroboter vorgesehen, können diese vorteilhafterweise jeweils kleiner sein als es ein innerer Bearbeitungsroboter sein kann, der im Innenbereich als einziger der Bearbeitungsposition zugeordnet ist. Die mehreren Bearbeitungsroboter können im Innenbereich an dem in der Bearbeitungsposition befindlichen Fixierwerkzeug insbesondere nebeneinander angeordnet sein und nebeneinander arbeiten; entsprechend kann der Wirkungskreis und in der Folge die Größe jedes dieser Bearbeitungsroboter gegenüber einem einzelnen inneren Bearbeitungsroboter verkleinert werden. Des Weiteren können gleichzeitig mehr Bearbeitungswerkzeuge aus dem Innenbereich heraus zum Einsatz gebracht und dadurch die Verweildauer des Werkstücks in der Bearbeitungsposition verkürzt werden.
Der wenigstens eine Bearbeitungsroboter, im Falle mehrerer Bearbeitungsroboter ein Teil dieser Roboter oder vorzugsweise alle Bearbeitungsroboter, ist oder sind vorzugsweise ortsfest angeordnet. Der oder die Bearbeitungsroboter kann oder können insbesondere Industrieroboter sein. Der oder die Bearbeitungsroboter weist oder weisen vorzugsweise alle sechs Freiheitsgrade der Bewegung auf.
Die Anordnung des wenigstens einen Bearbeitungsroboters im Innenbereich und die Lokalisierung der Bearbeitungsposition am Drehtisch, vorzugsweise auf dem Drehtisch, machen die Vorrichtung kompakt mit einer radial zur Drehachse geringen Ausdehnung. In der bevorzugten Ausbaustufe mit einem oder mehreren inneren und einem oder mehreren peripheren Bearbeitungsrobotern können auf dem engen Raum mehrere
Bearbeitungsoperationen gleichzeitig ausgeführt werden. Da das Fixierwerkzeug zum Bearbeiten nicht vom Drehtisch ausgefahren werden muss, sondern am Drehtisch verbleiben kann, wird Zeit gespart, insbesondere im Falle eines Modellwechsels, da hierfür lediglich der
Drehtisch weitergedreht werden muss, so dass das bislang benutzte Fixierwerkzeug von der Beladeposition aus gesehen über die Bearbeitungsposition oder von der Bearbeitungsposition aus gesehen über die Beladeposition in eine Ruheposition und bei diesem Weiterdrehen gleichzeitig stattdessen ein anderes der Fixierwerkzeuge in die Beladeposition bewegt und dort mit dem ersten Werkstück der neuen Art beladen werden kann. Da die Fixierwerkzeuge in die Bearbeitungsposition nicht ausfahren und dementsprechend nach Bearbeitung wieder in den Drehtisch einfahren, muss der Drehtisch auch nicht an einen das Aus- und Einfahren bewirkenden Förderer an- und von diesem abgedockt werden. Ferner wird der für den Transport und die Positionierung der Fixierwerkzeuge erforderliche Teil der Vorrichtung, insbesondere der Drehtisch, konstruktiv vereinfacht.
Der Drehtisch kann um die Drehachse verteilt zwar grundsätzlich nur mit zwei oder drei Fixierwerkzeugen ausgestattet sein, bevorzugt weist er um die Drehachse verteilt jedoch wenigstens vier Fixierwerkzeuge auf. In bevorzugter Ausführung weist er genau vier Fixierwerkzeuge auf, die insbesondere relativ zueinander so angeordnet sein können, dass sie um die Drehachse des Drehtisches ein Rechteck bilden. Gegenüber einer Anordnung von beispielsweise drei Fixierwerkzeugen, die zweckmäßigerweise miteinander ein Dreieck bildend angeordnet wären, kann durch Anordnung von vier Fixierwerkzeugen oder gegebenenfalls noch mehr Fixierwerkzeugen die Vielfalt der bearbeitbaren Werkstücke erhöht werden. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass die vier oder gegebenenfalls noch mehr Fixierwerkzeuge im Innenbereich einen größeren Freiraum schaffen, in dem entsprechend mehrere innere Bearbeitungsroboter angeordnet werden können. Besonders vorteilhaft ist es wenn vier in der Draufsicht auf den Drehtisch längliche Fixierwerkzeuge in zumindest im Wesentlichen rechtwinkliger Anordnung, also miteinander ein Rechteck, vorzugsweise Quadrat bildend an oder auf dem Drehtisch angeordnet sind.
Die zu bearbeitenden Werkstücke werden vorzugsweise jeweils in der Bearbeitungsposition entnommen. In bevorzugten Ausführungen ist der Bearbeitungsposition wenigstens ein Entnahmeroboter zugeordnet, vorteilhafterweise an der Peripherie des Drehtisches angeordnet. Der Entnahmeroboter nimmt das bearbeitete Werkstück auf, bewegt es durch den Raum bis zu einer Ablage und legt es dort ab. Anschließend steht er für die Entnahme des nächsten bearbeiteten Werkstücks wieder bereit. Auch dieser Roboter kann ortsfest angeordnet sein. Vorzugsweise handelt es sich wie bei dem oder den Bearbeitungsroboter(n) um einen Industrieroboter mit einem Roboterarm, der im Raum in allen sechs Freiheitsgraden der Bewegung beweglich ist.
Für die serielle Bearbeitung artgleicher Werkstücke in jeweils möglichst kurzer Zeit ist es von Vorteil, wenn der Entnahmeroboter die Werkstücke nicht nur entnimmt und ablegt, sondern die Werkstücke jeweils nach Lösen von Spannern des Fixierwerkzeugs für eine weitere Bearbeitung durch den wenigstens einen oder mehrere der Bearbeitungsroboter hält. Der Entnahmeroboter kann für die weitere Bearbeitung das Werkstück beispielsweise über der Bearbeitungsposition frei im Raum halten oder während der weiteren Bearbeitung bereits in Richtung auf die Ablage bewegen, wobei der oder die Bearbeitungsroboter solch einer Bewegung folgen müsste(n). Von Vorteil ist auch, dass nach der Entnahme an dem Werkstück Orte zugänglich sind, die an dem vom Fixierwerkzeug aufgenommenen Werkstück nicht oder nur schwer zugänglich waren. Der Entnahmeroboter bietet dem oder den Bearbeitungsroboter(n) das Werkstück somit in einer besser zugänglichen Position an. Gegebenenfalls kann er das Werkstück nicht nur vom Fixierwerkzeug abheben und halten, sondern zusätzlich auch drehen, um die Zugänglichkeit noch weiter zu verbessern. Handelt es sich bei dem Bearbeitungsprozess wie bevorzugt um einen Fügeprozess, beispielsweise einen Schweißprozess, wird das vom Entnahmeroboter gehaltene Werkstück vorteilhafterweise weiter und dadurch fester gefügt, beispielsweise ausgeschweißt.
Die weitere Bearbeitung im entnommenen Zustand, d.h. die fliegende Bearbeitung, kann zu einer beträchtlichen Erhöhung der Auslastung des Drehtisches und somit Verkürzung der Taktzeit einer Serienfertigung genutzt werden, indem der Drehtisch nach Entnahme des Werkstücks, bereits vor oder zumindest jedoch noch während der weiteren Bearbeitung wieder reversiert, d.h. zurückgedreht und dadurch das Fixierwerkzeug wieder zurück in die Beladeposition bewegt wird. Während der oder die Bearbeitungsroboter noch die weitere Bearbeitung durchführt oder durchführen, wird das nächste Werkstück in das bereits wieder in der Beladeposition befindliche Fixierwerkzeug eingelegt und relativ zu diesem positioniert. Vorteilhafterweise nimmt das Fixierwerkzeug mit dem nächsten Werkstück bereits wieder die Bearbeitungsposition ein, bevor oder sobald der oder die Bearbeitungsroboter der Bearbeitungsposition wieder frei ist oder sind, die weitere Bearbeitung also abgeschlossen ist. Die Fixierwerkzeuge beinhalten in bevorzugten Ausführungen jeweils wenigstens einen automatisch betätigbaren Spanner, vorzugsweise eine Mehrzahl automatisch betätigbarer Spanner, mit dem oder denen das Werkstück relativ zum Fixierwerkzeug fixiert wird. Grundsätzlich möglich, jedoch weniger bevorzugt, könnten die Fixierwerkzeuge auch nur für eine lose Fixierung im Sinne einer reinen Positionierung sorgen und eine externe Fixiereinrichtung, beispielsweise ein Fixierroboter vorgesehen sein, der das Werkstück jeweils bei der Bearbeitung gegen das Fixierwerkzeug spannt. Der Entnahmerobotoer könnte beispielsweise als Fixierroboter dienen. Eine externe Fixiereinrichtung würde jedoch Platz beanspruchen und wäre im Allgemeinen ein Hindernis für den oder die Bearbeitungsroboter.
Um den oder die Spanner des jeweils im Betrieb befindlichen Fixierwerkzeugs, bei dem oder denen es sich insbesondere um einen oder mehrere mechanische Spanner handeln kann, automatisch zu betätigen, ist vorzugsweise eine Medienzuführung für die Versorgung dieses Fixierwerkzeugs mit elektrischer Energie oder einem Druckfluid, vorzugsweise Druckluft, vorgesehen. Das Wort "oder" wird hier und auch sonst im Sinne der Erfindung stets im allgemeinen logischen Sinne verwendet, umfasst also sowohl die Bedeutung von "entweder.... oder" als auch die von "und", soweit sich aus dem jeweiligen Zusammenhang nicht ausschließlich nur eine eingeschränkte Bedeutung ergeben kann. Die Medienzuführung kann daher in einer ersten Variante nur elektrische Energie, in einer zweiten Variante nur Druckfluid und in einer dritten Variante beides in Kombination sicherstellen. Alternativ zu einer Medienzuführung wäre es auch denkbar, obgleich weniger bevorzugt, den oder die Spanner mittels eines Getriebemechanismus zu betätigen, der eine Drehbewegung des Drehtisches in eine Schließ- oder Öffnungsbewegung des oder der Spanner umwandelt.
Die Fixierwerkzeuge können jeweils mit einer eigenen Medienzuführung permanent verbunden sein, oder es kann zumindest das für die jeweilige Produktion verwendete Fixierwerkzeug bei Aufnahme des Betriebs mit einer Medienzuführung verbunden werden und die Verbindung während des Betriebs mit diesem Fixierwerkzeug bestehen bleiben. Die Medienzuführung ist in derartigen Ausführungen eine Schleppzuführung. Weniger Raum als eine Schleppzuführung beansprucht jedoch eine Medienzuführung mit einer Drehverbindung, die das jeweils verwendete Fixierwerkzeug in der Beladeposition und in der Bearbeitungsposition mit der Medienzuführung verbindet, aber zwischen diesen beiden Positionen von der Medienzuführung trennt. In solchen Ausführungen können der Drehtisch einen oder vorzugsweise pro Fixierwerkzeug jeweils einen eigenen Kupplungsanschluss und die Medienzuführung für die Beladeposition und die Bearbeitungsposition jeweils einen das Gegenstück bildenden Kupplungsanschluss aufweisen. Der Kupplungsanschluss des im Betrieb befindlichen Fixierwerkzeugs verbindet sich in den beiden Positionen mit jeweils dem der betreffenden Position zugeordneten Kupplungsanschluss der Medienzuführung automatisch, wenn das Fixierwerkzeug in die betreffende Position bewegt wird. In solch einer Ausführung wird oder werden der oder die Spanner nach dem Einlegen des Werkstücks in der Beladeposition zum Spannen betätigt, d.h. geschlossen, und nach der Bearbeitung in der Bearbeitungsposition geöffnet, um das Werkstück entnehmen zu können.
Die Medienversorgung kann nochmals vereinfacht werden, wenn das Werkstück noch nicht in der Beladeposition, sondern erst in der Bearbeitungsposition gespannt wird. Erfolgt die Medienversorgung mittels einer Drehverbindung über an- und abkuppelbare Anschlusskupplungen, so kann auf eine der Beladeposition zugeordnete Anschlusskupplung der Medienzuführung verzichtet werden. Die Medienzuführung weist in solch einer bevorzugten Ausführung eine Anschlusskupplung nur für die Bearbeitungsposition auf. In der Beladeposition wird das Werkstück in das Fixierwerkzeug nur eingelegt und positioniert, aber noch nicht gespannt, sondern nach dem Positionieren direkt in die Bearbeitungsposition bewegt. Bei Erreichen der Bearbeitungsposition kuppeln die Anschlusskupplung des Fixierwerkzeugs und die Anschlusskupplung der Medienzuführung automatisch ein, die Spanner werden betätigt und das Werkstück dadurch gespannt. Nach dem Bearbeiten werden die Spanner gelöst und die Medienverbindung vor der Bewegung aus der Bearbeitungsposition wieder automatisch gelöst. Ein automatisches An- und Abdocken nur in der Bearbeitungsposition ist insbesondere dann möglich, wenn das Werkstück mit seinem Gewicht auf dem Fixierwerkzeug liegt und das Fixierwerkzeug mit Positionierelementen ausgestattet ist, die durch formschlüssigen Eingriff mit dem Werkstück ein Verrutschen verhindern.
Für eine rasche Umrüstung der Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn ein der Beladeposition zugeordneter Beladeroboter oder ein der Bearbeitungsposition zugeordneter Entnahmeroboter, vorzugsweise beide Roboter, mit einer Wechselgreifeinrichtung ausgestattet ist oder sind. Die Wechselgreifeinrichtung umfasst ein Greifwerkzeug für ein Werkstück einer ersten Art und ein weiteres Greifwerkzeug für ein sich hiervon unterscheidendes Werkstück einer zweiten Art. Durch Einsatz einer oder mehrerer Wechselgreifeinrichtungen mit wenigstens zwei unterschiedlichen Greifwerkzeugen, die gleichzeitig an einem Roboterarm befestigt sind, ist es bei einem Werkstückwechsel nicht mehr erforderlich, das in der einen Produktion benutzte Greifwerkzeug vom Roboterarm abzudocken und das für die neue Produktion angepasste neue Greifwerkzeug anzudocken, es muss vielmehr nur die Ausrichtung des Roboterarms zu einer Basis des betreffenden Roboters geändert werden, um wahlweise entweder das eine oder das andere Greifwerkzeug zum Einsatz zu bringen. Eine bevorzugte Wechselgreifeinrichtung und ein Verfahren für einen raschen Greifwerkzeugwechsel werden beispielsweise in der DE 10 2007 055 119.5 offenbart, die diesbezüglich in Bezug genommen wird. Das Gleiche gilt hinsichtlich der Bearbeitungswerkzeuge des oder der Bearbeitungsroboter(s), falls hier ein Wechsel erforderlich sein sollte.
Das Werkstück besteht in bevorzugten Ausführungen aus wenigstens zwei, bevorzugter noch mehr Sub Strukturen, die nach dem Einlegen noch als separate Substrukturen vorliegen. Allerdings werden sie mittels des angepassten Fixierwerkzeugs relativ zueinander nach Ort und Ausrichtung positioniert und im positionierten Zustand mittels Kraftschluss am Fixierwerkzeug gespannt. Als Werkstück wird die Gesamtheit der Substrukturen verstanden. Der Bearbeitungsprozess kann einen Fügeprozess beinhalten, er kann insbesondere auch ein reiner Fügeprozess sein. Entsprechend ist der wenigstens eine oder sind die mehreren Bearbeitungsroboter, gegebenenfalls auch nur einer oder mehrere der mehreren Bearbeitungsroboter, Fügeroboter. Als Fügeprozess kommt insbesondere das Schweißen in Frage. Alternativ oder in Kombination damit können auch andere Fügeprozesse zum Einsatz gelangen, beispielsweise Löten oder Rollfalzen, grundsätzlich ist die Erfindung jedoch in Verbindung mit jedem Fügeprozess, also beispielsweise auch Kleben, Schrauben oder Nieten vorteilhaft, um nur Beispiele zu nennen. Der Bearbeitungsprozess kann der Art nach auch anders gestaltet sein, beispielsweise als Zerspannungs- oder Schleifprozess. Ein oder mehrere unterschiedliche Fügeprozesse kann oder können auch untereinander oder mit einem oder mehreren anderen Bearbeitungsprozess(en) kombiniert sein. In einer Grundausführung ist am Drehtisch nur eine einzige Bearbeitungsposition vorgesehen, die Vorrichtung also mit einem oder vorzugsweise mehreren Bearbeitungsrobotern für diese einzige Bearbeitungsposition ausgestattet. In einer Ausbaustufe sind zwei Bearbeitungspositionen vorgesehen, die Vorrichtung also mit jeweils wenigstens einem, vorzugsweise jeweils mehreren Bearbeitungsrobotern für jede der Bearbeitungspositionen ausgestattet. Für solch eine Weiterbildung und damit einhergehend Erhöhung der Auslastung der Vorrichtung und des Durchsatzes an Werkstücken eignet sich insbesondere ein Drehtisch mit wenigstens, vorzugsweise genau vier um die Drehachse des Drehtisches verteilten Fixierwerkzeugen. Die Fixierwerkzeuge des Drehtisches können in der Ausbaustufe dafür eingerichtet sein, in den beiden Bearbeitungspositionen Werkstücke unterschiedlicher Art zu bearbeiten, also Werkstücke einer ersten Art in der einen und Werkstücke einer anderen Art in der zweiten Bearbeitungsposition. Die Fixierwerkzeuge, die das Werkstück in den Bearbeitungspositionen fixieren, können aber auch gleich sein, um in beiden Bearbeitungspositionen gleichzeitig gleiche Werkstücke bearbeiten zu können. Es können in der Ausbaustufe, aber auch in der Grundvariante, alle Fixierwerkzeuge sich voneinander unterscheiden oder auch zwei der Fixierwerkzeuge, gegebenenfalls auch noch mehr der Fixierwerkzeuge gleich sein. Allerdings ist der Drehtisch mit wenigstens zwei unterschiedlichen Fixierwerkzeugen ausgestattet. Sind am Drehtisch zwei Bearbeitungspositionen gebildet, umfasst die Vorrichtung wenigstens zwei innere Bearbeitungsroboter, einen für die eine und den anderen für die andere Bearbeitungsposition. In noch einer weiteren Ausbaustufe umfasst die Vorrichtung im Innenbereich des Drehtisches für wenigstens eine der Bearbeitungspositionen, bevorzugt für jede der Bearbeitungspositionen, jeweils zwei oder gegebenenfalls noch mehr innere Bearbeitungsroboter.
Vorteilhafte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen beschrieben.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An dem Ausführungsbeispiel offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen: Figur 1 eine Vorrichtung für die Bearbeitung von Werkstücken in einer Draufsicht; und
Figur 2 die Vorrichtung in einer perspektivischen Sicht.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung für die Bearbeitung von Werkstücken 8 in einer Draufsicht. Die Vorrichtung umfasst einen Drehtisch 1, der um eine vertikale Drehachse Z drehbar ist. Auf einem Gestell des Drehtisches 1 sind um die Drehachse Z gleichmäßig verteilt mehrere Fixierwerkzeuge angeordnet, im Ausführungsbeispiel vier Fixierwerkzeuge 2, 3, 4 und 5. Die Fixierwerkzeuge 2 bis 5 sind relativ zu dem Gestell des Drehtisches 1 ortsfest und könnten daher integrierter Bestandteil des Gestells sein. Im Ausführungsbeispiel ist jedes der Fixierwerkzeuge 2 bis 5 jedoch lösbar und somit austauschbar, bevorzugt einzeln austauschbar, am Gestell befestigt. Die Fixierwerkzeuge 2 bis 5 weisen jeweils einen Träger 6 sowie mehrere Positionierelemente und Spanner 7 zum Positionieren und Spannen der Werkstücke 8 auf. Die Spanner 7 können insbesondere mechanische Spanner sein, die die Werkstücke 8 mit Kraftschluss spannen und dadurch relativ zum Fixierwerkzeug 2, 3, 4 oder 5 fixieren. Die Träger 6 können wie im Ausführungsbeispiel plattenförmig sein. Sie bilden für jeweils einen Satz von Positionierelementen und Spannern 7 eine gemeinsame Plattform und weisen die Verbindungstechnik für die Befestigung am Gestell des Drehtisches 1 auf. Sie sind an der Oberseite des Drehtisches 1 in Umfangsrichtung dicht aufeinander folgend zu einem Ring angeordnet, so dass radial zu der Drehachse Z so wenig Raum wie möglich benötigt wird.
Die Fixierwerkzeuge 2 bis 5 sind in Umfangsrichtung in einem Winkelabstand von 90° zueinander versetzt angeordnet. Die Träger 6 sind in der Draufsicht gesehen paarweise rechtwinklig zueinander angeordnet und bilden somit um die Drehachse Z ein Rechteck. Die Träger 6 sind in Umfangsrichtung langgestreckt, d. h. in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse Z länger als in radialer Richtung. Sie sind dicht beieinander angeordnet, im Ausführungsbeispiel stoßen sie aneinander. Um einerseits eine möglichst große Fläche pro Träger zu erhalten, aber andererseits die radiale Erstreckung des Drehtisches möglichst gering zu halten, sind die Träger 6 im Bereich ihrer der Drehachse Z zugewandten inneren Enden abgeschrägt und dort auf Gärung zueinander angeordnet. Die Vorrichtung umfasst einen Antrieb für einen reversierenden Drehantrieb des Drehtisches 1. Ein Motor des Antriebs kann insbesondere im Bereich unter den Fixierwerkzeugen 2 bis 5 angeordnet sein. In einer laufenden Serienproduktion, in der nacheinander stets die gleichen Werkstücke 8 bearbeitet werden, dreht der Antrieb den Drehtisch 1 hin und her, so dass eines der Fixierwerkzeuge 2 bis 5, im Ausführungsbeispiel das Fixierwerkzeug 2, zwischen einer Beladeposition L und einer Bearbeitungsposition W hin und her bewegt, im Ausführungsbeispiel um die Drehachse Z hin und her geschwenkt wird. Der Drehtisch 1 wird für die Bewegung des Fixierwerkzeugs 2 aus jeweils einer der beiden Positionen L und W in die andere um einen der Winkelteilung der Anordnung der Fixierwerkzeuge 2 bis 5 entsprechenden Winkel hin und her gedreht. Das Fixierwerkzeug 2 wird in der Beladeposition L mit dem zu bearbeitenden Werkstück 8 beladen, mit diesem Werkstück 8 in die Bearbeitungsposition W und nach Bearbeitung und Entnahme des Werkstücks 8 wieder zurück in die Beladeposition L bewegt und dort mit dem nächsten Werkstück 8 beladen. Dieser Vorgang wird im Takt der Serienfertigung ständig wiederholt.
An der Peripherie des Drehtisches 1 sind ein Beladeroboter 9, mehrere Bearbeitungsroboter 11 und ein Entnahmeroboter 12 angeordnet. Der Beladeroboter 9 ist der Beladeposition L zugeordnet und dementsprechend so angeordnet, dass er die Werkstücke 8 in das Fixierwerkzeug 2 einlegen kann, wenn dieses die Beladeposition L einnimmt. Die Werkstücke 8 werden jeweils von einem Satz vorgefertigter Substrukturen gebildet, die in der Bearbeitungsposition W zu einer Gesamtstruktur, dem Werkstück 8, gefügt werden. Die Substrukturen werden dem Beladeroboter 9 relativ zueinander in der Anordnung zugeführt, in der sie anschließend zum Werkstück 8 gefügt werden. Der Beladeroboter 9 trägt am Ende seines Roboterarms eine Greifeinrichtung, mit der er den noch nicht gefügten, losen Verbund der Substrukturen im Ganzen greift und in das zu diesem Zeitpunkt in der Beladeposition L befindliche Fixierwerkzeug 2 ablegt. Bei dem Ablegen werden die Substrukturen von den Positionierelementen des Fixierwerkzeugs 2 geführt, so dass sie sich in der letzten Phase des Ablegens positionsgenau an den Positionierelementen ausrichten. Das Fixierwerkzeug 2 kann mit einer Sensorik ausgestattet sein, mittels der automatisch festgestellt wird, ob jede der Substrukturen die vorbestimmte Position nach Ort und Ausrichtung einnimmt. Alternativ kann solch eine Sensorik auch am Beladeroboter oder extern an einer anderen Stelle der Vorrichtung angeordnet sein. Sobald das noch als loser Verbund der Substrukturen vorliegende Werkstück 8 in der Beladeposition L auf dem Fixierwerkzeug 2 positioniert ist, was vorzugsweise sensorisch erfasst wird, führt der Drehtisch 1 eine Teildrehung aus, im Beispiel eine Viertel-Umdrehung, durch die das Fixierwerkzeug 2 in die Bearbeitungsposition W gelangt.
In der Bearbeitungsposition W wird das Werkstück 8 bearbeitet, indem die Substrukturen zu einer festen Gesamtstruktur gefügt werden. Um die für die Bearbeitung benötigte Zeit zu reduzieren, sind der Bearbeitungsposition W nicht nur drei periphere Bearbeitungsroboter 11 , sondern als Besonderheit zwei innere Bearbeitungsroboter 10 zugeordnet, die in einem zentralen Innenbereich des Drehtisches 1 nahe der Drehachse Z zwischen den Fixierwerkzeugen 2 bis 5 angeordnet sind. Die inneren Bearbeitungsroboter 10 und die peripheren Bearbeitungsroboter 11 wirken gleichzeitig auf das Werkstück 8 ein. Im Ausführungsbeispiel sind sämtliche Bearbeitungsroboter 10 und 11 Fügeroboter. Der Fügeprozess kann insbesondere ein Schweißprozess sein.
Die inneren Bearbeitungsroboter 10 sind vom Drehtisch 1 unabhängig auf dem Boden abgestützt, drehen also bei einer Drehbewegung des Drehtisches 1 bzw. der Fixierwerkzeuge 2 bis 5 nicht mit. Dies entlastet die Drehlagerung und den Drehantrieb des Drehtisches 1. Die im Takt hin und her gehende, reversierende Drehbewegung kann hierdurch auch rascher ausgeführt werden als bei einer Abstützung am Drehtisch, da die Abstützung am Drehtisch 1 dessen Trägheitsmoment erhöhen würde.
Die Werkstücke 8 werden für den Bearbeitungsprozess mittels des Fixierwerkzeugs 2 nicht nur relativ zueinander positioniert, sondern mittels dessen Spanner 7 auch gespannt. Das
Spannen kann bereits in der Beladeposition L oder erst in der Bearbeitungsposition W vorgenommen werden. Die für das Spannen erforderliche Energie, beispielsweise elektrische
Energie oder ein Druckfluid, wird dem Fixierwerkzeug 2 über eine Medienzuführung zugeführt. Falls die Medienzuführung nicht als eine zumindest während der laufenden Produktion permanent verbundene Schleppkabelverbindung ausgeführt ist, sondern als
Drehverbindung mit einem oder mehreren ortsfesten Kupplungsanschlüssen, weist das
Fixierwerkzeug 2 oder der Drehtisch 1 für das Fixierwerkzeug 2 als Gegenstück ebenfalls einen Kupplungsanschluss auf, der sich automatisch an die Medienzuführung andockt, wenn das Fixierwerkzeug 2 die Bearbeitungsposition W erreicht. Die Medienzuführung kommt mit einem einzigen Kupplungsanschluss aus, der der Bearbeitungsposition W zugeordnet ist. In solch einer Ausführung werden die Spanner 7 nur in der Bearbeitungsposition W betätigt, nämlich zum Spannen geschlossen und verriegelt und zum Freigeben des Werkstücks 8 geöffnet. In einer alternativen Ausführung kann die Medienzuführung einen Kupplungsanschluss zusätzlich auch für die Beladeposition L aufweisen, um das Werkstück 8 bereits in der Beladeposition L zu spannen, im gespannten Zustand zu verriegeln und in diesem Zustand in die Bearbeitungsposition W zu bewegen, in der die Spanner 7 nach der Bearbeitung nur noch geöffnet werden.
Nach dem Öffnen der Spanner 7 nimmt der Entnahmeroboter 12 das freigegebene Werkstück 8 aus dem Fixierwerkzeug 2 und legt es in einer Ablage ab, beispielsweise in einem Magazin oder auf einem Abförderer. Sobald das Fixierwerkzeug 2 von dem Werkstück 8 frei ist, dreht der Drehtisch 1 zurück, so dass das Fixierwerkzeug 2 wieder in die Beladeposition L bewegt wird und dort mit dem nächsten Werkstück 8, d. h. dem nächsten losen Verbund von Substrukturen belegt werden kann.
Um die Auslastung der Vorrichtung zu erhöhen und infolgedessen die Taktzeit zu verringern, ist der Bearbeitungsprozess in Teilprozesse untergliedert. Ein erster Teilprozess wird an dem in der Bearbeitungsposition W relativ zum Fixierwerkzeug 2 gespannten Werkstück 8 ausgeführt, ein zweiter Teilprozess erst, nachdem das Fixierwerkzeug 2 von dem Werkstück 8 wieder frei ist. Der Entnahmeroboter 12 hebt das Werkstück 8 vom Fixierwerkzeug 2 ab und hält es im Raum, während die gleichen Bearbeitungsroboter 10 und 11 den zweiten Teilprozess der Bearbeitung durchführen. Da das Werkstück 8 während des zweiten
Teilprozesses frei von dem Fixierwerkzeug 2 und insbesondere dessen Spannern 7 ist, können die Bearbeitungsroboter 10 und 11 jetzt Stellen erreichen, die im gespannten Zustand nicht oder nur schlecht zugänglich sind. Optional kann der Entnahmeroboter 12 dafür eingerichtet sein, das Werkstück 8 vor oder während dieser nachgelagerten Bearbeitung im Raum zu führen, gegebenenfalls zu drehen, um die betreffenden Stellen noch besser zugänglich zu machen. Während des zweiten Teilprozesses der Bearbeitung kann das Fixierwerkzeug 2 in der Beladeposition L bereits mit dem nächsten Werkstück 8 beladen werden. Handelt es sich bei der Bearbeitung um einen Fügeprozess oder beinhaltet die Bearbeitung einen Fügeprozess, werden die Substrukturen des Werkstücks 8 im gespannten Zustand geometriefest gefügt, beispielsweise durch Punktschweißen, und das in Bezug auf seine Geometrie bereits feste, stabile Werkstück 8 wird anschließend im zweiten Teilprozess fertig oder zumindest fester gefügt, beispielsweise ausgeschweißt.
Die Roboter 9 bis 12 können insbesondere übliche Industrieroboter sein mit jeweils einer ortsfest angeordneten Basis und einem von der Basis abragenden Roboterarm mit allen sechs Freiheitsgraden der Bewegung. An den Roboterarmen sind in bekannter Weise lösbar die Werkzeuge befestigt, im Falle der Roboter 9 und 12 jeweils ein Greifwerkzeug und im Falle der Bearbeitungsroboter 10 und 11 jeweils ein Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise ein Schweiß Werkzeug. Im Hinblick auf die am Ort der Vorrichtung üblicherweise sehr beengten Platzverhältnisse ist die Anordnung von Bearbeitungsrobotern 10 und 11 sowohl an der Peripherie als auch im Innenbereich des Drehtisches 1 von großem Vorteil, da dies die Anordnung von kleinen Bearbeitungsrobotern 10 und 11 mit entsprechend kleinem Aktionsradius, dafür aber in großer Zahl dicht beieinander erlaubt.
Die Fixierwerkzeuge 2 bis 5 sind wie bereits erwähnt unterschiedlich. Jedes ist für die Aufnahme, Positionierung und Fixierung eines der Art nach anderen Werkstücks 8 angepasst. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Werkstück 8 um ein Seitenteil einer Kraftfahrzeugkarosserie bestehend aus den Substrukturen A-, B- und C-Säule sowie Dachrahmen und Schweller, die mittels der Vorrichtung zu einem festen Seitenteil gefügt werden. Mittels der Vorrichtung können entsprechend der Anzahl der Fixierwerkzeuge 2 bis 5 Seitenteile unterschiedlicher Fahrzeugmodelle bearbeitet werden. Mit entsprechend angepassten Fixierwerkzeugen 2 bis 5 können auch andere Karosserieteile bearbeitet werden, beispielsweise ein Vorderbau, ein Hinterbau oder eine Bodengruppe. Grundsätzlich ist auch denkbar, komplette Karosserien zu bearbeiten, bevorzugter wird die Vorrichtung jedoch für die Bearbeitung nur von Teilen der Karosserie eingerichtet, da die Bearbeitung ganzer Rohkarosserien eine Vorrichtung entsprechender Größe erfordert.
Im Falle einer Produktionsumstellung auf ein der Art nach anderes Werkstück 8, beispielsweise ein Seitenteil eines anderen Fahrzeugmodells oder ein der Art nach anderes Karosserieteil oder von einem linken auf ein rechtes Seitenteil des gleichen Fahrzeugmodells muss lediglich das an das Werkstück der anderen Art angepasste Fixierwerkzeug 3, 4 oder 5 statt des Fixierwerkzeugs 2 in die Beladeposition L und anschließend im Takt der jeweiligen nächsten Serienproduktion zwischen den Positionen L und W hin und her bewegt werden. Der Antrieb des Drehtisches 1 ist daher nicht nur für die in einer bestimmten Produktion erforderliche Reversierbewegung, sondern auch für ein Drehen über den Drehwinkel der Revers ierbewegung hinaus eingerichtet. Der Drehtisch 1 verfügt über die Fähigkeit, jedes der Fixierwerkzeuge 2 bis 5 durch eine einfache Drehbewegung wahlfrei in die Beladeposition L und zwischen dieser und der Bearbeitungsposition W oszillierend im Takt der Serienfertigung hin und her zu bewegen. Für die Produktionsumstellung werden bei den Bearbeitungsrobotern 10 und 11 Änderungen der Steuerung vorgenommen, vorzugsweise erfolgt dies durch eine Steuerungssoftware automatisch. Gegebenenfalls werden die Bearbeitungswerkzeuge gewechselt. Bei den Robotern 9 und 12 ist im Allgemeinen der Wechsel der jeweiligen Greifeinrichtung erforderlich. Dies kann konventionell durch Abdocken der bislang benutzten und Andocken einer neuen Greifeinrichtung geschehen. Alternativ können die Roboter 9 und 12 oder zumindest einer dieser Roboter, in diesem Fall vorzugsweise der Beladeroboter 9, mit einer Wechselgreifeinrichtung bestückt sein, die wenigstens zwei unterschiedliche Greifeinrichtungen gleichzeitig in einem Greifkopf integriert, der am Ende des Roboterarms befestigt ist. Bevorzugte Wechselgreifeinrichtungen und auch Wechseleinrichtungen von Bearbeitungswerkzeugen, die für die Roboter 10 und 11 verwendet werden können, offenbart insbesondere die DE 10 2008 003 067.
In einer Variante kann eine weitere Bearbeitungsposition gebildet werden, so dass am Drehtisch 1 ein weiteres Werkstück 8 oder ein Werkstück einer anderen Art, beispielsweise das andere Seitenteil des gleichen Fahrzeugtyps oder aber beispielsweise eine Tür oder Heckklappe bearbeitet, vorzugsweise gefügt, werden kann. Diese weitere Bearbeitungsposition ist zweckmäßigerweise der Arbeitsposition W gegenüberliegend gebildet, in der Position, die in den Figuren das Fixierwerkzeug 4 einnimmt. Dieser weiteren Bearbeitungsposition können vorteilhafterweise zwei weitere innere Bearbeitungsroboter wie die Bearbeitungsroboter 10 der Bearbeitungsposition W zugeordnet sein, wobei diese weiteren inneren Bearbeitungsroboter 10 zur anderen Seite hin arbeiten würden. Ferner kann die Vorrichtung in Zuordnung zu dieser weiteren Bearbeitungsposition einen oder mehrere weitere periphere Bearbeitungsroboter 11 aufweisen, vorteilhafterweise auch einen eigenen Beladeroboter 9 bei der Position, die in den Figuren gerade das Fixierwerkzeug 5 einnimmt, und optional auch einen weiteren Entnahmeroboter 12, der zweckmäßig erweise dem Entnahmeroboter 12 diagonal über die Drehachse Z gegenüberliegend angeordnet wäre. In solch einer Variante können die Fixierwerkzeuge 2 und 4 beispielsweise gleich sein, um gleiche Werkstücke 8 zu bearbeiten und dadurch den Durchsatz zu erhöhen. Entsprechend können die Fixierwerkzeuge 3 und 5 gleich sein und sich von den Fixierwerkzeugen 2 und 4 unterscheiden, um dennoch einen raschen Modellwechsel ausführen zu können, ohne den Drehtisch 1 mit neuen Fixierwerkzeugen bestücken zu müssen. Alternativ können sich die Fixierwerkzeuge 2 und 5 aber auch in der Ausbaustufe voneinander unterscheiden, um gleichzeitig Werkstücke unterschiedlicher Art an den beiden Bearbeitungspositionen bearbeiten zu können.

Claims

Anwaltsakte: 57 030 XI EDAG GmbH & Co. KGaAPatentansprüche
1. Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken, umfassend a) einen um eine Drehachse (Z) drehbaren Drehtisch (1) mit um die Drehachse (Z) angeordneten Fixierwerkzeugen (2, 3, 4, 5), die sich zum Aufnehmen und Fixieren ungleicher Werkstücke (8) voneinander unterscheiden und von denen jeweils eines durch eine Drehbewegung des Drehtisches (1) in eine Bearbeitungsposition (W) bewegbar ist, b) wenigstens einen inneren Bearbeitungsroboter (10), der für die Bearbeitung eines in der Bearbeitungsposition (W) befindlichen Werkstücks (8) in einem Innenbereich des Drehtisches (1) zwischen den Fixierwerkzeugen (2, 3, 4, 5) angeordnet ist, c) und einen Drehantrieb zur Erzeugung einer reversierenden Drehbewegung des Drehtisches (1), bei der jeweils eines der Fixierwerkzeuge (2, 3, 4, 5) zwischen der Bearbeitungsposition (W) und einer Beladeposition (L) zum Einlegen der Werkstücke (8) hin und her bewegbar ist.
2. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenbereich des Drehtisches (1) zwischen den Fixierwerkzeugen (2, 3, 4, 5) wenigstens ein weiterer innerer Bearbeitungsroboter (10) für die Bearbeitung des in der Bearbeitungsposition (W) befindlichen Werkstücks (8) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine innere Bearbeitungsroboter (10) oder die wenigstens zwei inneren Bearbeitungsroboter (10) des vorhergehenden Anspruchs, unabhängig vom Drehtisch (1) abgestützt ist oder sind, vorzugsweise auf einem Boden, auf dem auch der Drehtisch (1) gelagert ist, so dass der oder die innere(n) Bearbeitungsroboter (10) Drehbewegungen des Drehtisches (1) nicht mitmacht.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehtisch (1) wenigstens, vorzugsweise genau vier um die Drehachse (Z) angeordnete Fixierwerkzeuge (2, 3, 4, 5) aufweist, von denen sich wenigstens zwei zum Aufnehmen und Fixieren ungleicher Werkstücke (8) voneinander unterscheiden und von denen jeweils eines durch die Drehbewegung des Drehtisches (1) in die
Überarbeitungsposition (W) bewegbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierwerkzeuge (2, 3, 4, 5) betätigbare Spanner (7) zum Spannen der Werkstücke (8) aufweisen und für die Betätigung der Spanner (7) eine Medienzuführung für elektrische Energie oder Fluid vorgesehen ist, und dass die Medienzuführung mittels einer Schleppverbindung oder einer in der Bearbeitungsposition (W) automatisch an- und abkuppelnden Verbindung mit dem in der Bearbeitungsposition (W) befindlichen Fixierwerkzeug (2) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Medienzuführung einen Kupplungsanschluss zum Herstellen und Lösen der Verbindung jeweils für die Beladeposition (L) und die Bearbeitungsposition (W) oder nur für die Bearbeitungsposition (W) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale:
(i) die Vorrichtung umfasst einen peripheren Bearbeitungsroboter (11), der für die
Bearbeitung des in der Bearbeitungsposition (W) befindlichen Werkstücks (8) radial außerhalb des Drehtisches (1) angeordnet und vorzugsweise nur dem
Drehtisch (1) zugeordnet ist; (ii) die Vorrichtung umfasst einen Beladeroboter (9) zum Einlegen der Werkstücke
(8) in jeweils das in der Beladeposition (L) befindliche Fixierwerkzeug; (iii) die Vorrichtung umfasst einen Entnahmeroboter (12) zum Entnehmen des in der Bearbeitungsposition (W) bearbeiteten Werkstücks (8) und vorzugsweise auch zum Ablegen in einer Ablage für die bearbeiteten Werkstücke (8).
8. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung den Beladeroboter (9) oder den Entnahmeroboter (12) umfasst, an dem Beladeroboter (9) oder dem Entnahmeroboter (12) voneinander sich unterscheidende Greifvorrichtungen, jede zum Greifen von Werkstücken (8) einer bestimmten und jede zum Greifen von Werkstücken einer anderen Art, befestigt ist oder sind und der
Beladeroboter (9) oder Entnahmeroboter (12) wahlfrei jede der Greifvorrichtungen ohne Lösen der anderen zum Greifen verwenden kann oder können.
9. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Entnahmeroboter (12) vorgesehen und dazu eingerichtet ist, das bearbeitete Werkstück
(12) aus dem in der Bearbeitungsposition befindlichen Fixierwerkzeug (2) zu entnehmen und für ein weiteres Bearbeiten mittels des inneren Bearbeitungsroboters (10) oder, im Falle mehrerer Bearbeitungsroboter (10, 11), mittels wenigstens eines der Bearbeitungsroboter (10, 11) im Raum zu halten oder zu führen, vorzugsweise unter Einschluss einer Drehbewegung des Werkstücks (8).
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb dazu eingerichtet ist, den Drehtisch (1) für einen Wechsel der Art der Werkstücke (8) um einen größeren Winkel zu drehen als bei reversierendem Betrieb für untereinander gleiche Werkstücke (8), so dass wahlfrei jedes der Fixierwerkzeug (2, 3,
4, 5) in die Beladeposition (L) und zwischen dieser und der Bearbeitungsposition (W) reversierend hin und her bewegbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale:
(i) die Werkstücke (8) bestehen aus mehreren Sub strukturen, die in der Bearbeitungsposition gefügt werden, und die Fixierwerkzeuge (2, 3, 4, 5) weisen Spanner (7) auf, mittels denen die Substrukturen jedes Werkstücks (8) relativ zueinander positionsgenau gespannt werden können; (ii) die Fixierwerkzeuge (2, 3, 4, 5) weisen jeweils einen Träger (6) und an dem
Träger (6) angeordnete Spanner (7) auf; (iii) die Fixierwerkzeuge (2, 3, 4, 5) sind am Drehtisch (1) ortsfest, vorzugsweise austauschbar, angeordnet.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierwerkzeuge (2, 3, 4, 5) jeweils Positionierstrukturen zum Positionieren und
Spanner (7) zum Spannen der positionierten, vorzugsweise jeweils aus Substrukturen zusammengesetzten Werkstücke (8) aufweisen und dass die Vorrichtung, vorzugsweise zumindest das in der Bearbeitungsposition (W) befindliche Fixierwerkzeug (2, 3, 4, 5) oder der Beladeroboter (9), mit einer Sensorik versehen ist, mittels der feststellbar ist, ob das aufgenommene Werkstück (8) relativ zu dem benutzten Fixierwerkzeug (2) korrekt positioniert ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine, die mehreren oder ein Teil der mehreren Bearbeitungsroboter (10, 11) Fügeroboter, beispielsweise Rollfalz-, Klebe-, Schraub-, Niet-, Löt- oder vorzugsweise Schweißroboter ist oder sind und die Vorrichtung zum Fügen von Gruppen vorgefertigter Substrukturen zu jeweils einem der Werkstücke (8), vorzugsweise zu jeweils einem Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs, verwendet wird.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 4, ferner umfassend wenigstens einen weiteren inneren Bearbeitungsroboter, der für die Bearbeitung eines in einer weiteren Bearbeitungsposition befindlichen Werkstücks in dem Innenbereich des Drehtisches (1) zwischen den Fixierwerkzeugen (2, 3, 4, 5) angeordnet ist, wobei die Bearbeitungspositionen in Umfangsrichtung um die Drehachse (Z) des Drehtisches um zumindest im Wesentlichen 180° zueinander versetzt sind, und vorzugsweise umfassend einen peripheren Bearbeitungsroboter, der für die Bearbeitung des in der weiteren Bearbeitungsposition befindlichen Werkstücks radial außerhalb des Drehtisches angeordnet ist.
15. Verfahren zum Fügen von Substrukturen zu zusammengesetzten Fahrzeugteilen in einer Serienfertigung, bei dem a) Substrukturen in einem eine Beladeposition (L) einnehmenden Fixierwerkzeug (2) eines Drehtisches (1) in einer durch das Fixierwerkzeug (2) vorgegebenen Anordnung eingelegt werden, b) das Fixierwerkzeug (2) allein durch eine Drehbewegung des Drehtisches (1) in eine Bearbeitungsposition (W) bewegt, c) die Substrukturen in der Bearbeitungsposition (W) mittels wenigstens eines Bearbeitungsroboters (10, 11) in der vorgegebenen Anordnung zu einem zusammengesetzten Karosserieteil (8) geometriestabil gefügt, d) das gefügte Karosserieteil (8) aus dem Fixierwerkzeug (2) genommen und e) das Fixierwerkzeug (2) nach dem Entnehmen des Karosserieteils (8) allein durch eine Rückdrehbewegung des Drehtisches (1) in die Beladeposition (L) zurück bewegt wird f) und die Schritte a) bis e) mit immer wieder gleichen Substrukturen in Serie wiederholt werden.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Fixierwerkzeug (2) die Substrukturen bereits in der Beladeposition (L) oder vorzugsweise erst in der Bearbeitungsposition (W) relativ zueinander in der vorgegebenen Anordnung spannt, wobei die Substrukturen bis zu dem Spannen auf dem Fixierwerkzeug (2) liegend relativ zueinander in der vorgegebenen Anordnung lediglich positioniert sind.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das geometriestabil gefügte Fahrzeugteil (8) von einem Entnahmeroboter (12) aus dem Fixierwerkzeug (2) genommen, - bei oder nach der Entnahme aus dem Fixierwerkzeug (2) weiter bearbeitet, vorzugsweise von dem oder den Bearbeitungsrobotern(n) (10, 11) fester gefügt, und währenddessen von dem Entnahmeroboter (12) gehalten, für die weitere
Bearbeitung vorzugsweise im Raum gedreht, und nach der weiteren Bearbeitung abgelegt wird, - und bei dem das vom Fahrzeugteil (8) freie Fixierwerkzeug (2) während der weiteren Bearbeitung des Fahrzeugteils (8) in die Beladeposition (L) zurück bewegt wird die nächsten Sub strukturen eingelegt werden, das Fixierwerkzeug (2) mit den nächsten Substrukturen in die Bearbeitungsposition (W) bewegt wird und der wenigstens eine oder die mehreren Bearbeitungsroboter (10, 11) die nächsten Substrukturen vorzugsweise bereits fügen, bevor der Entnahmeroboter
(12) das vorherige Fahrzeugteil (8) abgelegt hat.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale: (i) der wenigstens eine Bearbeitungsroboter (10) ist in einem freien, bezüglich einer
Drehachse (Z) des Drehtisches (1) zentralen Innenbereich des Drehtisches (1) angeordnet; (ii) die Substrukturen werden in der Bearbeitungsposition (W) zusätzlich von wenigstens einem peripheren Bearbeitungsroboter (11) gefügt, der radial außen von dem in der Bearbeitungsposition (W) befindlichen Fixierwerkzeug (2) angeordnet ist.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem um eine Drehachse (Z) des Drehtisches (1) verteilt mehrere Fixierwerkzeuge (2, 3, 4, 5) angeordnet sind, die sich zum Fügen unterschiedlicher Karosserieteile (8) voneinander unterscheiden, und bei dem das Fixierwerkzeug (2) für einem Wechsel der Art der Karosserieteile (8) durch eine Dreh- oder Rückdrehbewegung des Drehtisches (1) über die Bearbeitungs- oder Beladeposition (W, L) hinaus in eine Ruheposition (R) und durch die Dreh- oder Rückdrehbewegung stattdessen ein anderes der Fixierwerkzeuge (2, 3, 4, 5) in die Beladeposition (L) bewegt wird.
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