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.