BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Positionier- und Spannsystem und ein Verfahren mit den Merkmalen im Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.

Aus der Praxis sind robotergeführte GeogreifWerkzeuge zum lagedefinierten Spannen von Werkstücken bekannt, wobei ein Handlingroboter das GeogreifWerkzeug schwebend hält und Fügerobotern zur Bearbeitung präsentiert. In einer anderen praxisbekannte Ausführung führt ein

Handlingroboter ein einfaches GreifWerkzeug, mit dem ein Werkstück gehalten und auf einer stationären

Spanneinrichtung für die Bearbeitung, insbesondere zu Fügen, abgelegt wird. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine

verbesserte Positionier- und Spanntechnik sowie

Fertigungstechnik aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen in den selbstständigen Verfahrens- und Vorrichtungsansprüchen. Die beanspruchte Positionier-, Spann- und

Fertigungstechnik, insbesondere das Positionier- und Spannsystem, die Fertigungseinrichtung und das

Fertigungsverfahren, haben verschiedene Vorteile. Die beanspruchte Positionier- und Spanntechnik weist ein mobiles und robotergeführtes GreifWerkzeug, sowie eine verstellbare Stützeinrichtung für das GreifWerkzeug auf. Das GreifWerkzeug kann das einteilige oder mehrteilige Werkstück greifen und halten. Das GreifWerkzeug kann in einer einfachen Form nur zum Halten des Werkstücks dienen, wobei die Werkstücklage relativ ungenau sein kann. Es kann hierfür z.B. Saug- oder Klemmgreifer aufweisen . Das GreifWerkzeug kann auch als höherqualifiziertes

GeogreifWerkzeug ausgebildet sein, welches außerdem zum lagedefinierten Spannen des Werkstücks dient. Das

gespannte Werkstück kann dadurch mit hoher geometrischer Präzision eine vorgegebene Lage am GeogreifWerkzeug einnehmen. Die Lage kann die Position und/oder

Ausrichtung des Werkstücks betreffen.

Die verstellbare Stützeinrichtung kann das GreifWerkzeug, insbesondere GeogreifWerkzeug, mit dem gespannten

Werkstück für dessen Bearbeitung an der Arbeitsstelle stationär abstützen, stabilisieren und exakt

positionieren. Die Stützeinrichtung kann außerdem das GreifWerkzeug, insbesondere GeogreifWerkzeug, in der Abstützstellung fixieren. Mit dem GreifWerkzeug,

insbesondere GeogreifWerkzeug, kann auch das in

definierter Lage gespannte Werkstück exakt positioniert und abgestützt sowie ggf. fixiert werden.

Für die Stabilisierungsfunktion sind eine Abstützung des GreifWerkzeugs an mehreren voneinander distanzierten, vorzugsweise umfangseitigen, Angriffsstellen und ein formschlüssiger Stützeingriff von Vorteil. Vorzugsweise sind der, vier oder mehr Angriffsstellen vorhanden. Die Stützeinrichtung kann hierfür mehrere Aufnahmen in geeigneter Ausbildung, bevorzugt als steuerbare

Spanngreifer, aufweisen.

Das GreifWerkzeug, insbesondere GeogreifWerkzeug, kann dadurch in der Betriebsstellung mit hoher Lagegenauigkeit und mechanischer Stabilität an der Arbeitsstelle

angeordnet und exakt positioniert werden. Die Lasten und Spannkräfte können stationär, vorzugsweise bodenseitig, sowie mit hoher Steifigkeit abgestützt werden. Dank der externen Stabilisierung durch die Stützeinrichtung kann das GreifWerkzeug, insbesondere GeogreifWerkzeug, verformungslabil, schlank und leichtgewichtig ausgeführt sein. Durch die Gewichtseinsparung kann der

Handlingroboter eine niedrige Traglast haben und/oder das Werkstückgewicht kann erhöht werden.

Andererseits kann ein Lastaufnahmemittel von

Spannfunktionen und von einer Werkstückbearbeitung entlastet werden. Es braucht das Werkstück nur zu

Transport zwecken sowie mit ggf. verringerter

Lagepräzision zu halten und dessen Aufnehmen und ggf. Assemblieren durch das GreifWerkzeug, insbesondere

Geogreiferwerkzeug, zu ermöglichen. Das

Lastaufnahmemittel kann daher konstruktiv vereinfacht und leichtgewichtig ausgebildet sein. Die Gewichtseinsparung kommt der Fördertechnik zugute, insbesondere bei Einsatz von leichten und batteriebetriebenen Fördermitteln. Das Werkstück kann einteilig oder mehrteilig sein. Auf dem mobilen Lastaufnahmemittel kann ein mehrteiliges Werkstück in der bereits vorhandenen Lage positioniert und gehalten werden. Es kann alternativ in einem

Assembliervorgang mit Veränderung der Lage von

vorhandenen Werkstückteilen und/oder der Zuführung weiterer Werkstückteile auf dem Lastaufnahmemittel positioniert und gespannt werden.

Die verstellbare Stützeinrichtung ist an der

Arbeitsstelle bevorzugt stationär angeordnet. Sie kann eine ausgefahrene Betriebsstellung an der Arbeitsstelle für ihre Abstützfunktion und eine zurückgezogene

Ruhestellung einnehmen. Die verstellbare Stützeinrichtung hat eine kleine Störkontur und behindert nicht den Zugang zum Werkstück, wenn die Stützeinrichtung noch nicht in Funktion tritt. Durch die Verstellbarkeit kann sich die Stützeinrichtung von der Arbeitsstelle und der

Betriebsstellung in die Ruhestellung zurückziehen und dadurch die Zugänglichkeit zum Werkstück verbessern. Dies ist einerseits für die Aufnahme des Werkstücks vom

Lastaufnahmemittel mittels des robotergeführten

GreifWerkzeugs , insbesondere GeogreifWerkzeugs ,

vorteilhaft. Andererseits können bedarfsweise ein oder mehrere weitere Werkstücke der Arbeitsstelle zugeführt werden, z.B. mit einem weiteren Lastaufnahmemittel.

Außerdem können von der Bearbeitungseinrichtung

vorbereitende Prozesse am Werkstück und an der

Arbeitsstelle durchgeführt werden.

Die Verstellbarkeit der Stützeinrichtung erleichtert andererseits den Einsatz verschiedener GeogreifWerkzeuge, die an unterschiedliche Werkstücke adaptiert sind. Die verschiedenen GeogreifWerkzeuge können unterschiedliche Formen und/oder Größen aufweisen. Das Positionier- und Spannsystem kann zwei oder mehr verschiedene

GeogreifWerkzeuge umfassen. Die verstellbare

Stützeinrichtung kann an die verschiedenen

GeogreifWerkzeuge angepasst werden und kann diese dank der Verstellbarkeit jeweils stationär abstützen und positionieren . Die Verstellbarkeit der Stützeinrichtung kann in mehreren Stellachsen bzw. Richtungen erfolgen. Eine seitliche, insbesondere horizontale, Verstellung ermöglicht die Bewegung zwischen der Betriebs- und Ruhestellung. Eine zusätzliche Höhenverstellung ermöglicht eine Veränderung der Höhenlage und bedarfsweise auch eine Schrägstellung des abgestützten GeogreifWerkzeugs .

Das GeogreifWerkzeug kann von einem Handlingroboter, insbesondere einem mehrachsigen Industrieroboter, geführt und an die verstellbare Stützeinrichtung zugestellt und ggf. übergeben werden. Das GeogreifWerkzeug kann hierfür einen geeigneten Anschluss zur ggf. lösbaren und Medien übertragenden Verbindung mit dem Handlingroboter

aufweisen .

Das GeogreifWerkzeug weist ein Tragmittel mit

Spannmitteln für das Werkstück und mit dem besagten

Anschluss für einen Handlingroboter sowie mit

Positioniermitteln für einen formschlüssigen und

lagedefinierten Stützeingriff mit den Aufnahmen auf. Die bevorzugt drei, vier oder mehr Angriffsstellen für die Stützeinrichtung können sich an der Werkzeugperipherie, insbesondere an seitlich abstehenden Ansätzen, befinden.

Für die Gestaltung des GeogreifWerkzeugs gibt es

unterschiedliche Möglichkeiten. Besonders günstig ist eine Ausbildung als Tragrahmen mit mehreren verbundenen Tragholmen. Diese können eine vorgegebene, insbesondere prismatische, Außenkontur aufweisen, welche eine

formschlüssige Aufnahme, Positionierung und Abstützung durch die Stützeinrichtung erleichtert. Alternativ können bevorzugt rohrartige Holme mit einer anderen Außenkontur eingesetzt werden. Eine Lochung der Tragholme erleichtert das Anbringen der Positioniermittel, z.B. in Form von Pins, an den Tragholmen und den hier bevorzugt

ausgebildeten Angriffsstellen. Das Tragmittel kann alternativ eine andere Konfiguration, z.B. in einer

Plattenform, aufweisen.

Das GeogreifWerkzeug wird vorzugsweise von oben auf die Stützeinrichtung aufgesetzt und dabei positioniert und abgestützt sowie ggf. fixiert. Die Stützeinrichtung kann für diese Funktionen in beliebig geeigneter Weise

ausgebildet sein.

In der Abstützstellung ist das GreifWerkzeug,

insbesondere GeogreifWerkzeug, bevorzugt derart

positioniert, dass das Werkstück an seiner Unterseite hängend angeordnet ist und in dieser Lage bearbeitet wird. Alternativ kann das GreifWerkzeug, insbesondere GeogreifWerkzeug, gewendet werden, wobei das Werkstück an der Oberseite angeordnet ist. Die hängende

Werkstückanordnung hat Zeit- und Platzvorteile. Das Werkstück auf dem Lastaufnahmemittel kann mit dem

GreifWerkzeug, insbesondere GeogreifWerkzeug, von oben gegriffen, ggf. gespannt, und in dieser Lage soweit angehoben werden, bis die Stützeinrichtung ihre

ausgefahrene Betriebsstellung einnehmen kann und dann zum Abstützen wieder abgesenkt werden. Dieser Bewegungsablauf ist schnell, hat nur kurze Wege und verlangt wenig

Freiraum. Die Prozesszeit innerhalb eines Arbeitstakts kann besser ausgenutzt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die

Stützeinrichtung mehrere mit gegenseitigem Abstand und flächig verteilt angeordnete Stützmittel mit jeweils einer ein- oder mehrachsig verstellbaren Aufnahme für das GeogreifWerkzeug auf. Die Stützmittel können in beliebig geeigneter Zahl und Anordnung vorhanden sein. Günstig ist eine Anordnung von vier im Viereck verteilten und mit seitlichem Abstand zur Arbeitsstelle bzw. zum dortigen Lastaufnahmemittel angeordneten Stützmitteln. Eine

Anordnung und ggf. Schrägausrichtung der Stützmittel an den Eckbereichen der Arbeitsstelle bzw. des

Lastaufnahmemittels ist vorteilhaft.

Die Stützmittel können z.B. galgenartig ausgebildet sein. Sie können einen aufrechten Ständer mit einem liegenden Ausleger und eine ein- oder mehrachsigen Stelleinrichtung für die Aufnahme aufweisen. Die Stelleinrichtung kann den als Tragarm fungierenden Ausleger mit der bevorzugt endseitigen Aufnahme seitlich und ggf. in der Höhe relativ zum Ständer bewegen. Die Stelleinrichtung kann eine oder mehrere translatorische und/oder rotatorische Stellachsen aufweisen. Günstig ist z.B. eine lineare translatorische Achse.

Das Positionier- und Spannsystem kann eine Steuerung aufweisen. Es kann auch automatisch verstellbar sein. Bei einem Werkzeugwechsel kann die Steuerung von einer übergeordneten Stations- oder Anlagensteuerung eine entsprechende Steuerinformation oder einen Steuerbefehl erhalten. Die Stützeinrichtung kann zur Abstützung und Positionierung des zugehörigen GeogreifWerkzeugs

entsprechend angesteuert werden und die eine oder

mehreren Aufnahmen für das GeogreifWerkzeug entsprechend positionieren .

Das Positionier- und Spannsystem sowie das zugehörige Positionier- und Spannverfahren können eine technisch und wirtschaftlich eigenständige Einheit bilden. Sie können an einer bestehenden Fertigungseinrichtung durch

Nachrüstung oder Umrüstung angeordnet werden. Alternativ können sie zur Erstausrüstung einer Fertigungseinrichtung gehören . Der Handlingroboter zum Führen und Zustellen des

GeogreifWerkzeugs kann Bestandteil des Positionier- und Spannsystems sein. Alternativ kann ein bereits in einer Fertigungseinrichtung vorhandener Handlingroboter zu diesem Zweck eingesetzt und konfiguriert werden. Die Steuerung des Positionier- und Spannsystem kann in die

Robotersteuerung des Handlingroboters implementiert sein.

Die Fertigungseinrichtung kann die besagte Arbeitsstelle aufweisen. Sie kann ferner eine Positioniereinrichtung aufweisen, mit der das Lastaufnahmemittel an der

Arbeitsstelle in einer definierten Lage positioniert wird. Hierüber kann das Lastaufnahmemittel direkt

positioniert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Lastaufnahmemittel mittelbar über ein Fördermittel positioniert werden, welches das Lastaufnahmemittel mitsamt des Werkstücks transportiert.

Vorteilhaft ist auch eine lösbare Verbindung zwischen dem Lastaufnahmemittel und dem Fördermittel. Das bevorzugt rahmenartige Lastaufnahmemittel kann für den vorgesehenen Fertigungsprozess vom Fördermittel durch die

Positioniereinrichtung gelöst und eigenständig

positioniert werden. Das freigegebene Fördermittel kann sich dann eigenständig weiterbewegen. Am Werkstück können beliebige Bearbeitungsprozesse durchgeführt werden. Vorteilhafterweise sind dies

Fügeprozesse und ggf. auch Assemblierprozesse .

Die Fertigungseinrichtung und das Fertigungsverfahren können Bestandteil einer Fertigungsanlage und eines anlagenübergreifenden Fertigungsprozesses sein.

Vorteilhafterweise ist das Fördermittel als fahrerloses und automatisch steuerbares sowie vorzugsweise

flurgebundenes Förderfahrzeug, z.B. AGV, ausgebildet. Es kann auf einem anlagenübergreifenden Netz von Förderwegen bewegt werden. Es kann auf einem solchen Förderweg in eine z.B. als Fertigungszelle ausgebildete

Fertigungseinrichtung zu einer innen liegenden

Arbeitsstelle fahren. In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:

Figur 1 reinen Schemaplan einer

Fertigungseinrichtung mit einem

Positionier- und Spannsystem, eine perspektivische Ansicht der

Fertigungseinrichtung mit einem

Werkstück auf einem Lastaufnahmemittel und einer Bearbeitungseinrichtung, die Anordnung von Figur 2 zusammen mit dem Positionier- und Spannsystem, eine perspektivische Ansicht des

Positionier- und Spannsystems, eine Seitenansicht und eine Draufsicht des Positionier- und Spannsystems gemäß Figur 4 und

Figur 7: eine abgebrochene und vergrößerte

perspektivische Ansicht eines

GeogreifWerkzeugs des Positionier- und Spannsystems.

Die Erfindung betrifft ein Positionier- und Spannsystem (5) sowie ein zugehöriges Verfahren für ein Werkstück (3) . Die Erfindung betrifft ferner eine

Fertigungseinrichtung (2) mit dem Positionier- und Spannsystem (5) nebst einem Fertigungsverfahren. Die Erfindung umfasst außerdem eine Fertigungsanlage (1) und einen anlagenübergreifenden Fertigungsprozess .

Das Werkstück (3) kann einteilig oder mehrteilig sein. Das Werkstück (3) kann eine beliebige Art und Größe haben und kann aus einem beliebigen Werkstoff, z.B. Metall und/oder Kunststoff bestehen. Vorzugsweise handelt es sich um ein Karosseriebauteil einer Fahrzeugkarosserie, welches aus Metall und/oder Kunststoff besteht. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Werkstück (3) als

Teilesatz aus mehreren Werkstückteilen, insbesondere Karosseriebauteilen ausgebildet.

Das Werkstück (3) wird mit dem Positionier- und

Spannsystem (5) an einer Arbeitsstelle (25) in einer vorgegebenen und definierten Lage positioniert und gespannt. Es kann dann einem ein- oder mehrstufigen

Bearbeitungsprozess unterworfen werden, z.B. einem

Fügeprozess. In den Zeichnungen wird ein Fügeprozess in Form eines Schweißprozesses verdeutlicht, der von einer Bearbeitungseinrichtung (4) mit Schweißwerkzeugen

durchgeführt wird. Die Bearbeitungseinrichtung (4) weist z.B. einen oder mehrere mehrachsige Industrieroboter (27) auf, die als Fügeroboter, insbesondere Schweißroboter, ausgebildet sind und die ein Fügewerkzeug, insbesondere Schweißwerkzeug, tragen und führen. Figur 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Fertigungseinrichtung (2) mit einem Positionier- und Spannsystem (5) zum Positionieren und Spannen eines schematisch und gestrichelt dargestellten Werkstücks (3) an einer Arbeitsstelle (25). Die Arbeitsstelle (25) kann einzeln oder mehrfach vorhanden sein und liegt

vorzugsweise im Innenbereich der Fertigungseinrichtung

(2) . Die Fertigungseinrichtung (2) ist z.B. als

Fertigungszelle ausgebildet. Sie kann von einer

Schutzabtrennung (23), z.B. einem Zaun, umgeben sein.

In einer Fertigungsanlage (1) können mehrere

Fertigungseinrichtungen (2) vorhanden sein und durch eine schematisch angedeutete Fördereinrichtung (6) miteinander verbunden werden. Die Fördereinrichtung (6) kann ein verzweigtes Netz von Förderwegen (22) aufweisen, auf denen die Werkstücke (3) transportiert werden. Ein

Förderweg (22) kann sich in oder durch die

Fertigungseinrichtung (2) und ggf. durch eine oder mehrere Schleusen (24) in der Schutzabtrennung (23) erstrecken.

Das Werkstück (3) wird der Fertigungseinrichtung (2) und der Arbeitsstelle (25) auf einem Lastaufnahmemittel oder Bauteilaufnahmemittel (21) zugeführt. Das

Lastaufnahmemittel (21) wird nachfolgend abgekürzt als LAM bezeichnet.

Das LAM (21) ist vorzugsweise rahmenartig ausgebildet und nimmt das Werkstück (3), insbesondere den Teilesatz, mit geeigneten Haltern in einer vorgegebenen Lage auf. Das LAM (21) hat z.B. eine im Wesentlichen rechteckige und flache Form. In Figur 1 ist das LAM (21) schematisch als Rechteckrahmen dargestellt.

Mit dem Positionier- und Spannsystem kann das Werkstück

(3) vom LAM (21) entnommen und in einer fertigungsgerechten, insbesondere fügegerechten, sowie stabilen Lage positioniert und gespannt werden.

Eventuelle lose Teile des Werkstücks (3) können dabei gegriffen und in eine definierte Relativposition

zueinander gebracht sowie für den Fügeprozess gespannt werden. Außerdem können zusätzliche Werkstücke oder

Werkstückteile von außen zugeführt und ebenfalls

positioniert und gespannt werden.

Das LAM (21) ist auf einem Fördermittel (19) fest oder bevorzugt lösbar angeordnet. Es wird von dem Fördermittel (19) auf einem Förderweg (22) in die

Fertigungseinrichtung (2) und zur innen liegenden

Arbeitsstelle (25) transportiert. Eine

Positioniereinrichtung (26) positioniert das LAM (21) und damit das Werkstück (3) in einer vorgegebenen Position und kann auch für eine Fixierung in dieser Position sorgen .

Das Fördermittel (19) ist vorzugsweise als fahrerloses und automatisch gesteuertes, lenkbares sowie vorzugsweise flurgebundenes Fahrzeug, insbesondere als AGV,

ausgebildet. Das Fördermittel (19) bewegt sich auf dem erwähnten Netz von Förderwegen (22) . Die

Fördereinrichtung (6) weist mehrere Fördermittel (19) auf, welche die Fertigungseinrichtung (2) auch mit anderen Anlagenkomponenten verbinden, z.B. weiteren

Fertigungseinrichtungen (2) und/oder einer Bereitstellung für Fördermittel (19) und/oder LAM (21) und/oder

Werkstücke (3) oder dgl .. Das Fördermittel (19) weist z.B. ein Chassis mit einem Fahrwerk und mit einer Hubeinrichtung (20) auf, welche das LAM (21) aufnimmt und das LAM (21) heben und senken kann. Mittels einer solchen Hub- oder Senkbewegung kann das LAM (21) an die besagte Positioniereinrichtung (26) übergeben und dort abgestützt und positioniert werden. Hierbei kann das Fördermittel (19) vom LAM (21) gelöst werden und kann die Fertigungseinrichtung (21)

anschließend verlassen. Figur 2 zeigt schematisch das Fördermittel (19) mit der Hubeinrichtung (20) und der

Positioniereinrichtung (26), die hier z.B. von mehreren aufrechten Stützen an den Eckbereichen der Arbeitsstelle (25) bzw. des LAM (21) gebildet wird.

Das Positionier- und Spannsystem (5) weist ein mobiles und zustellbares GreifWerkzeug (7) und eine verstellbare Stützeinrichtung (13) auf. Das GreifWerkzeug (7) ist z.B. als GeogreifWerkzeug (7) ausgebildet. Es greift das

Werkstück (3) und dient zum lagedefinierten Positionieren und Spannen des Werkstücks (3) . Das Werkstück (3) wird dabei vorzugsweise vom LAM (21) entnommen. Bei dem besagten Teilesatz können die Bauteile nacheinander vom LAM (21) entnommen und am GeogreifWerkzeug (7)

assembliert, bearbeitungsgerecht positioniert und

gespannt werden. Das GeogreifWerkzeug (7) wird auch als Geometrie- GreifWerkzeug bezeichnet. Es hat die Funktion, das

Werkstück (3) in einer genauen, vorgegebenen Lage, insbesondere Position und/oder Ausrichtung bzw.

Orientierung, zu spannen. Hierbei wird auch ein exakter Lagebezug des Werkstücks (3) zum GeogreifWerkzeug (7) und zu dessen ein oder mehreren Referenzpunkten hergestellt. Bei einem mehrteiligen Werkstück (3), z.B. einem

Teilesatz, können beim lagedefinierten Spannen die

Werkstückteile oder Bauteile jeweils in eine exakte, definierte gegenseitige Relativlage am GeogreifWerkzeug (7) gebracht werden. Nach der Bearbeitung, insbesondere dem Fügen, hat das mehrteilige Werkstück (3) eine exakte, vorgegebene Geometrie.

Alternativ kann das GreifWerkzeug eine einfachere

Ausgestaltung haben, z.B. als Sauggreifer-Anordnung, und kann das Werkstück (3) mit geringerer Lagepräzision greifen. Die nachfolgenden Erläuterungen gelten

entsprechend auch für ein solches einfacheres

GreifWerkzeug . Die verstellbare Stützeinrichtung (13) hat die Funktion, das GeogreifWerkzeug (7) an der Arbeitsstelle (25) stationär abzustützen und zu positionieren. Die

Stützeinrichtung (13) kann bedarfsweise das

GeogreifWerkzeug (7) in dieser Position auch

stabilisieren sowie ggf. fixieren. Dadurch wird auch das gespannte Werkstück (3) stationär abgestützt, an der Arbeitsstelle (25) positioniert und ggf. fixiert. Die Stützeinrichtung (13) weist hierfür mehrere Aufnahmen (17) auf, die mit dem GeogreifWerkzeug (7) in einen bevorzugt formschlüssigen Stützeingriff treten. Die drei, vier oder mehr Aufnahmen (17) der Stützeinrichtung (13) sind mit gegenseitigem Abstand in mehreren Richtungen verteilt angeordnet. Der Stützeingriff am GeogreifWerkzeug (7) erfolgt an mehreren voneinander distanzierten Angriffsstellen. Diese sind bevorzugt an der Peripherie des GeogreifWerkzeug (7) und mit einer den Aufnahmen (17) entsprechenden

Verteilung angeordnet. Das GeogreifWerkzeug (7) kann dadurch mechanisch stabil an drei, vier oder mehr

räumlich verteilten Punkten bzw. Angriffsstellen

abgestützt werden. Eine oder mehrere Angriffsstellen können die vorgenannten Referenzpunkte sein oder zu diesen in einem definierten Lagebezug stehen.

Das GeogreifWerkzeug (7) kann an den Angriffsstellen Positioniermittel (10) aufweisen, welche die vorgegebene Position des abgestützten GeogreifWerkzeug (7) an der Arbeitsstelle (25) definieren und den formschlüssigen Stützeingriff im Zusammenspiel mit der jeweiligen

Aufnahme (17) sichern.

Die Aufnahmen (17) können auch eine Fixierfunktion für das aufgenommene GeogreifWerkzeug (7) haben. Sie können hierfür z.B. als steuerbare und angetriebene

Spanngreifer, insbesondere als Nullpunktgreifer,

ausgebildet sein.

Das GeogreifWerkzeug (7) wird von einem Handlingroboter (28) geführt und zugestellt sowie an die Stützeinrichtung (13) übergeben. Das GeogreifWerkzeug (7) wird dabei vorzugsweise von oben auf die Stützeinrichtung (13) aufgesetzt .

Der Handlingroboter (28) ist in der gezeigten

Ausführungsform als mehrachsiger Industrieroboter ausgebildet. Der Handlingroboter ist vorzugsweise als Gelenkarmroboter oder Knickarmroboter ausgeführt und hat vorzugsweise fünf oder mehr Roboterachsen. Dies können rotatorische und/oder translatorische Roboterachsen sein. Das GeogreifWerkzeug (7) weist einen Anschluss (11) für den Handlingroboter (28) auf. Der Handlingroboter (28) kann eine automatische Wechselkupplung aufweisen, die ein Lösen des Handlingroboters (28) vom GeogreifWerkzeug (7) sowie einen Werkzeugwechsel und ggf. auch eine

Medienübertragung ermöglicht. Der Handlingroboter (28) kann während des Bearbeitungsprozesses mit dem

abgestützten GeogreifWerkzeug (7) verbunden bleiben. Er kann alternativ das GeogreifWerkzeug (7) an die

Stützeinrichtung (13) abgeben und sich dann abkuppeln. Das GeogreifWerkzeug (7) weist in der gezeigten

Ausführungsform ein Tragmittel (8) mit einem oder

mehreren Spannmitteln (12) für das Werkstück (3) und dem besagten Anschluss (11) auf. Die Spannmittel (12) können mehrfach vorhanden sein. Sie können formschlüssige und/oder kraftschlüssige, z.B. klemmende, Greifmittel sowie Anschläge, Zentrierdorne oder andere

positionsgebende Mittel für das Werkstück (3) aufweisen. Die Spannmittel (12) können z.B. an der Unterseite des Tragmittels (8) hängend angeordnet sein. Der Anschluss (11) kann sich z.B. an der andren Seite, insbesondere Oberseite des Tragmittels (8) befinden.

Das Tragmittel (8) ist z.B. als Tragrahmen ausgebildet, der aus mehreren miteinander verbundenen Tragholmen (9) besteht. Der Tragrahmen kann eine im Wesentlichen rechteckige und flache Form haben. Die bevorzugt

rohrförmigen Tragholme (9) haben z.B. eine prismatische Außenkontur und weisen eine Lochung im Mantel auf. Die Tragholme (9) können kreuzweise ausgerichtet sein. Die prismatische Außenkontur und die Lochung erleichtern eine definierte und bevorzugt formschlüssige Verbindung des Tragmittels (8) mit der Stützeinrichtung (13) und deren ein oder mehreren Aufnahmen (17) . Die Außenkontur kann alternativ gerundet, insbesondere oval, sein. Das Tragmittel (8) kann stummelartige Ansätze oder

Fortsätze der Tragholme (9) aufweisen, die an mehreren, z.B. vier, Stellen an der Werkzeugperipherie seitlich abstehen und die Angriffsstellen für den formschlüssigen Stützeingriff mit der jeweiligen Aufnahme (17) bilden. An den Angriffsstellen sind die Positioniermittel (10) angeordnet, die z.B. von mehreren Pins gebildet werden, die in die dortige Lochung mit räumlicher Verteilung eingesetzt sind. Die Aufnahmen (17) haben passende

Gegenelemente und treten mit den Positioniermitteln (10) in formschlüssigen Eingriff.

Das Positionier- und Spannsystem kann mehrere

verschiedene GeogreifWerkzeuge (7) aufweisen. Diese können an unterschiedliche Werkstücke (3) adaptiert sein. Sie können dementsprechend unterschiedliche Formen und Abmessungen haben. Die verstellbare Stützeinrichtung (13) erlaubt eine bevorzugt automatische Anpassung an diese verschiedenen GeogreifWerkzeuge (7).

In der Fertigungseinrichtung (2) kann ein Magazin (nicht dargestellt) für mehrere und verschiedene GeogreifWerkzeuge (7) vorhanden sein. Der Handlingroboter (28) kann bei einem Werkstückwechsel das GeogreifWerkzeug (7) tauschen. Die GeogreifWerkzeuge (7) können mit einem adaptierten LAM zugeführt und abgeführt werden. Die Stützeinrichtung (13) kann in beliebig geeigneter

Weise ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird sie von vier Stützmitteln (14) gebildet, die mit gegenseitigem Abstand und z.B. im Viereck verteilt an der Arbeitsstelle (25) angeordnet sind. Die Stützmittel (14) sind z.B. an den Eckbereichen der Arbeitsstelle (25) bzw. des hier positionierten LAM (21) angeordnet. Sie befinden sich mit Abstand außerhalb der Arbeitsstelle (25) und der Positioniereinrichtung (26). Sie können bedarfsweise zwischen einer zurückgezogenen Ruhestellung und einer Betriebsstellung in der Nähe des LAM (21) bewegt werden. In Abwandlung der gezeigten Ausführungsform können die Zahl und Anordnung der Stützmittel (14) variieren. Figur 1 zeigt in der linken Bildhälfte die zurückgezogene

Ruhestellung und in der rechten Bildhälfte die

ausgefahrene Betriebsstellung.

Die Stützmittel (14) sind jeweils mit einer Aufnahme (17) für das GeogreifWerkzeug (7) ausgerüstet. Die Aufnahme (17) kann mittels einer Stelleinrichtung (18) in einer oder mehreren Stellachsen verstellt werden. Die Aufnahmen (17) können jeweils in der vorbeschriebenen Weise zur Aufnahme des GeogreifWerkzeugs (7),

insbesondere eines Tragholms (9), ausgebildet sein. Die Aufnahmen (17) können jeweils wahlweise starr oder beweglich, insbesondere als Spanngreifer, ausgeführt sein. Ihre aufnehmende Formgebung kann an die

Außenkontur, insbesondere an den prismatischen Mantel, eines Tragholms (9) angepasst sein.

In einer anderen einfachen Form können z.B. die Aufnahmen (17) jeweils als wannenförmige Auflage für einen Tragholm (9) oder ein anderes Teil des GeogreifWerkzeugs (7) ausgebildet sein. Sie können dabei z.B. mit einem Dorn oder dergleichen in die Lochung zu Positionier- und

Arretierzwecken greifen. In der gezeigten Ausführungsform sind die Stützmittel (14) jeweils stationär und auf dem Boden stehend

angeordnet. Sie sind z.B. galgenförmig und gleichartig ausgebildet. Sie weisen jeweils einen aufrechten, bodenfesten Ständer (15) mit einem am oberen Ständerende quer abstehenden, liegenden Ausleger (16) auf. Dieser fungiert als Tragarm für die endseitig und bevorzugt an der Oberseite des Auslegers (16) angeordnete Aufnahme (17) .

Die Ständer (15) sind in der gezeigten Ausführungsform mit seitlichem Abstand von der Arbeitsstelle (25) und an deren Eckbereichen angeordnet. Der vorspringende Ausleger (16) ist jeweils schräg, insbesondere diagonal, zur

Arbeitsstelle (25) und zum dortigen LAM (21)

ausgerichtet. Die Stützmittel (14) sind an den besagten Eckbereichen angeordnet und stören nicht die an den

Längsseiten der Arbeitsstelle (25) bzw. des durchgehenden Fahrwegs (22) angeordneten Füge- und Handlingroboter (27,28) . Die Ausleger (16) sind jeweils in einer solchen,

vorzugsweise gleichen, Höhe über dem Boden angeordnet, dass in Betriebsstellung das abgestützte GeogreifWerkzeug (7) und das z.B. daran hängende Werkstück (3) einen ausreichenden Freiraum nach unten für die

Bearbeitungsprozesse haben. Der z.B. starre Ständer (15) kann hierfür eine geeignete Länge haben. Der

GeogreifWerkzeug (7) kann in dieser Abstützlage mit seiner Hauptebene eine liegende, insbesondere horizontale Stellung einnehmen.

Außerdem ist eine einachsige oder mehrachsige

Stelleinrichtung (18) für den jeweiligen Ausleger (16) vorhanden. Die Stelleinrichtung (18) kann den bevorzugt geraden Ausleger (16) in einer oder mehreren Stellachsen relativ zum Ständer (15) gemäß der Pfeile in Figur 5 bewegen .

Der jeweilige Ausleger (16) kann mit der Stelleinrichtung (18) in einer translatorischen, vorzugsweise linearen, Stellachse entlang seiner Längserstreckung relativ zum Ständer (15) zwischen der Ruhe- und Betriebsstellung verfahren werden. Die Bewegungsrichtung ist horizontal ausgerichtet. Sie ist außerdem schräg, insbesondere diagonal, zur Arbeitsstelle (25) gerichtet.

Der jeweilige Ausleger (16) kann ferner mit der

Stelleinrichtung (18) in einer weiteren translatorischen, vorzugsweise linearen, und aufrechten, insbesondere vertikalen, Stellachse relativ zum Ständer (15) in der Höhe verfahren werden. Die verschiedenen Ausleger (16) können dabei gleich und unterschiedlich weit gehoben und/oder gesenkt werden. Bei ungleicher Höhe kann eine entsprechende Schrägstellung des GeogreifWerkzeugs (7) erreicht werden. Die Aufnahmen (17) können zur Vermeidung von Zwängungen entsprechende Freiheitsgrade haben. Die Endposition der Aufnahme (17) im Raum bei Einnahme der Betriebs- und Abstützstellung kann durch die Form und Abmessung des jeweiligen GeogreifWerkzeugs (7) bestimmt sein .

In einer Abwandlung der gezeigten Ausführungsbeispiele können die Stützmittel (14) in sich starr ausgebildet sein, wobei die ein- oder mehrachsige Stelleinrichtung (18) zwischen dem Stützmittel (14) und dem Untergrund angeordnet ist. In einer weiteren Variante sind andere Kinematiken, insbesondere Schwenkbewegungen, von Ausleger (16) und/oder Ständer (15) möglich.

Die Stelleinrichtung (18) kann eine oder mehrere der besagten Stellachsen aufweisen. Die Stellachsen können jeweils als translatorische oder rotatorische Stellachsen ausgeführt sein. In der gezeigten Ausführungsform mit der linearen Verstellung des Auslegers (16) weist die

Stelleinrichtung (18) z.B. eine Linearführung mit einem Kugelgewindetrieb auf.

Die Aufnahmen (17) können außerdem eine oder mehrere eigene Stellachsen aufweisen. Sie können z.B. auf einem Kreuzschlitten linear in zwei bevorzugt horizontale

Richtungen verfahren werden. Ferner kann die Aufnahme (17) eine Drehbewegung zur aufnahmegerechten Ausrichtung gegenüber dem GeogreifWerkzeug (7), insbesondere einem Tragholm (9), ausführen.

Das Positionier- und Spannsystem (5) kann in der

vorerwähnten Weise mehrere verschiedene und an

unterschiedliche Werkstücke (3) adaptierte

GeogreifWerkzeuge (7) aufweisen. Die Stützeinrichtung (13) kann zur Anpassung an die verschiedenen

GeogreifWerkzeuge (7) mittels der ein oder mehreren

Stelleinrichtungen (18) verstellbar sein. Vorzugsweise ist eine automatische Verstellbarkeit vorhanden.

Das Positionier- und Spannsystem (5) kann eine Steuerung (nicht dargestellt) aufweisen. Die Steuerung kann

insbesondere die Stützeinrichtung (13) und deren ein oder mehrere Stelleinrichtungen (18) beaufschlagen. Die

Steuerung kann eigenständig ausgebildet und angeordnet sein. Alternativ kann sie in eine vorhandene andere

Steuerung, z.B. in eine Robotersteuerung des

Handlingroboters (28), integriert sein. Die ein oder mehreren Stellantriebe (18) können z.B. als Zusatzachse des Handlingroboters angesteuert werden.

Der Betrieb der Fertigungseinrichtung (2) und des

Positionier- und Spannsystems (5) kann z.B. in folgender Weise ablaufen:

Ein Fördermittel (9) mit einem LAM (21) und einem

Werkstück (3) fährt auf dem Förderweg (22) durch die eine Schleuse (24) in die Fertigungseinrichtung (2) und stoppt an der dortigen Arbeitsstelle (25) . Das LAM (21) wird ggf. durch die Hubeinrichtung (20) oder auf andere Weise an der Positioniereinrichtung (26) aufgenommen und positioniert. Das Fördermittel (19) kann an der

Arbeitsstelle (25) verbleiben oder die

Fertigungseinrichtung (2) über die andere Schleuse (24) verlassen . Der Handlingroboter (28) greift mit seiner

Wechselkupplung das für das jeweilige Werkstück (3) passende und benötigte GeogreifWerkzeug (7) und nimmt damit das Werkstück (3), insbesondere ein oder mehrere Bauteile eines Teilesatzes, vom LAM (21) auf. Die

Stützeinrichtung (13) ist inaktiv bzw. befindet sich in der zurückgezogenen Ruhestellung, so dass der freie

Zugang des Handlingroboters (28) und auch der

Bearbeitungseinrichtung (4) zur Arbeitsstelle (25) gewährleistet ist. Mit dem robotergeführten GeogreifWerkzeug (7) können

Teile bzw. Bauteile des Werkstücks (3) einzeln oder in Gruppen gleichzeitig oder nacheinander gegriffen und dabei assembliert sowie in der bearbeitungsgerechten Stellung am GeogreifWerkzeug (7) positioniert und

gespannt werden.

Anschließend nimmt die Stützeinrichtung (13) die

Betriebsstellung ein, wobei der Handlingroboter (28) das GeogreifWerkzeug (7) mit dem gespannten Werkstück (3) auf den Aufnahmen (17) in der vorbeschriebenen Weise

aufsetzt, abstützt und positioniert. Anschließend kann die Bearbeitungseinrichtung (4) ein oder mehrere

Bearbeitungsprozesse vornehmen, wobei z.B. die

Fügeroboter (27) das gespannte Werkstück (3) fügen, insbesondere schweißen. Am Ende der Bearbeitung löst der Handlingroboter (28) das GeogreifWerkzeug (7) von der Stützeinrichtung (13), die daraufhin in die Ruhestellung zurückkehrt und den Zugang zum LAM (21) freigibt. Der Handlingroboter (28) setzt das bearbeitete Werkstück (3) in einer ersten Variante auf dem ursprünglichen LAM (21) ab, woraufhin dieses vom Fördermittel (19) wieder übernommen und anschließend aus der Fertigungseinrichtung (2) abtransportiert wird. In einer anderen Variante kann das LAM (21) nach Abnahme des Werkstücks (3) durch den

Handlingroboter (28) und das GeogreifWerkzeug (7) aus der Fertigungseinrichtung (2) entfernt werden, wobei

anschließend ein anderes und für das bearbeitete

Werkstück (3) besser geeignetes LAM von einem anderen Fördermittel (19) zur Arbeitsstelle (25) gebracht und hier für die Übernahme des bearbeiteten Werkstücks (3) positioniert wird.

Außerdem sind Zwischenschritte oder Zwischenprozesse möglich. Einzelne Teile oder Bauteile des Werkstücks (3) können von einem anderen Handlingroboter mit einem anderen Geogreifer aufgenommen, schwebend gehalten und den Fügerobotern (27) für einen ersten Fügeprozess präsentiert sowie anschließend wieder auf dem LAM (21) abgelegt werden. Hierdurch kann eine vorgefügte Baugruppe innerhalb des Werkstücks (3) gebildet werden. Diese kann anschließend zusammen mit den anderen Teilen oder

Bauteilen des Werkstücks (3) vom robotergeführten

GeogreifWerkzeug (7) in der vorbeschriebenen Weise gegriffen, gespannt und auf der Stützeinrichtung (13) abgestützt werden. Ferner können weitere Werkstücke der Arbeitsstelle (25) zugeführt werden. Hierfür kann z.B. der Handlingroboter (28) mit dem GeogreifWerkzeug (7) ein erstes Werkstück (3) von einem ersten LAM (21) greifen sowie spannen und anschließend von einem zweiten LAM (21) ein zweites

Werkstück greifen und spannen. An der Arbeitsstelle (25) kann hierfür ein zwischenzeitlicher LAM-Wechsel

durchgeführt werden. In weiterer Abwandlung können andere Werkstücke oder Bauteile auch von einem separaten

Förderer in die Fertigungseinrichtung (2) gebracht werden .

Über das Fördermittel (19) und ein LAM kann auch ein Wechsel von werkstückspezifischen Werkzeugen,

insbesondere von GeogreifWerkzeugen (7) der

vorbeschriebenen Art erfolgen. Ein Magazin für

GeogreifWerkzeuge (7) kann z.B. in einem solchen Fall entbehrlich sein.

Die Fertigungsanlage (1) kann mehrere der genannten

Fertigungseinrichtungen (2) beinhalten. Über die

Fördereinrichtung (6) und die Fördermittel (19) sowie die LAM (21) können die Werkstücke (3) in einem

Fertigungsfluss zwischen den Fertigungsstationen (2) auf dem Förderwegenetz weiter transportiert und in einem Loop zu einer Bereitstellung (nicht dargestellt) von

Werkstücken (3) und/oder LAM (21) transportiert werden. Hier können fertig bearbeitete Werkstücke (3) abgeladen und neue, zu bearbeitende Werkstücke (3) auf die LAM (21) geladen werden. Die Fertigungseinrichtungen (2) können in der

Fertigungsanlage (1) in einer vorzugsweise gleichmäßigen Matrix mit einem umgebenden Förderwegenetz angeordnet sein. Die Fertigungseinrichtungen (2) können

untereinander gleichartig ausgebildet sein, wobei ihre Anpassung an die jeweiligen Bearbeitungsprozesse

werkstückspezifisch erfolgen kann. Innerhalb der

Fertigungsanlage (1) kann hierfür eine Tryout-Station oder eine Pilotstation für eine Fertigungseinrichtung (2) vorhanden sein, in der bei einem Werkstückwechsel eine

Adaption der Steuerung der Fertigungseinrichtung (2) bzw. ihrer Komponenten, insbesondere auch der

Bearbeitungseinrichtung (4) und des Positionier- und Spannsystems (5), vorgenommen wird. Den verschiedenen Fertigungseinrichtungen (2) kann dann ein entsprechender Daten- und Steuersatz zusammen mit werkstückspezifischen Werkzeugen übermittelt werden. Eine Umrüstung der

Fertigungsanlage (1) ist dabei im laufenden Betrieb ohne signifikante Unterbrechungen möglich. Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen

Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele und genannten Varianten können beliebig miteinander

kombiniert und ggf. auch ausgetauscht werden. Eine Fertigungseinrichtung (2) kann eine

Mehrfachanordnung von Arbeitsstellen (25) und ggf. auch mehrere Positionier- und Spannsysteme (5) aufweisen. Die Stützeinrichtung (13) kann eine andere Zahl und Anordnung von Stützmitteln aufweisen. Statt der gezeigten

flurgebundenen Anordnung der Stützmittel (14) kann eine andere, insbesondere hängende Anordnung vorhanden sein. Statt mehrerer einzelner Stützmittel (14) kann die

Stützeinrichtung eine Verbundkonstruktion aufweisen. Die ein oder mehrere Stützmittel (14) können eine andere Geometrie und Kinematik haben. In weiterer Abwandlung der verschiedenen Ausgestaltungen können an einem Stützmittel (14) mehrere Aufnahmen (17) starr oder auch zumindest teilweise beweglich angeordnet sein. Die verschiedenen GreifWerkzeuge, insbesondere GeogreifWerkzeuge (7), können hierfür eine entsprechend adaptierte Ausbildung haben. Statt des Handlingroboters (28) kann eine andere mehrachsige Handhabungsvorrichtung für das GreifWerkzeug, insbesondere GeogreifWerkzeug (7), zum Einsatz kommen.

BEZUGS ZEICHENLISTE

1 Fertigungsanlage

2 Fertigungseinrichtung, Fertigungszelle

3 Werkstück

4 Bearbeitungseinrichtung

5 Positionier- und Spannsystem

6 Fördereinrichtung

7 GreifWerkzeug, GeogreifWerkzeug

8 Tragmittel, Tragrahmen

9 Tragholm

10 Positioniermittel

11 Anschluss

12 Spannmittel

13 Stützeinrichtung

14 Stützmittel

15 Ständer

16 Ausleger

17 Aufnahme

18 Stelleinrichtung

19 Fördermittel, AGV

20 Hubeinrichtung

21 Lastaufnahmemittel LAM

22 Förderweg

23 Schutzabtrennung

24 Schleuse

25 Arbeitsstelle, Bearbeitungsbereich

26 Positioniereinrichtung

27 Fügeroboter

28 Handlingroboter