Derartige Bearbeitungsvorrichtungen sind aus der Praxis z. B. als Schweißroboter bekannt. Sie bestehen aus einer mehrachsigen Transporteinrichtung in Form eines Gelenkarmroboters und einem Werkzeug, z. B. einem Schweißwerkzeug. Aus der Praxis ist es bei Bearbeitungsstationen für Karosseriebauteile, insbesondere sogenannten Geostationen oder Framingstationen zum Heften der Karosseriebauteile ferner bekannt, zum Spannen der Bauteile stationäre oder bewegliche seitliche Spannrahmen zu verwenden, die mit mehreren Spannwerkzeugen ausgerüstet sein können. Diese Spannrahmen können allerdings nur außen an der Fahrzeugkarosserie bzw. den Karosseriebauteilen angesetzt werden, so dass dementsprechend nur ein äußeres Spannen möglich ist. Hierauf muss bei der Konstruktion der Karosserie und der Konzeption des Fertigungsprozesses Rücksicht genommen werden. Zudem wird die Zugänglichkeit der Bauteile für externe Schweißroboter oder dgl. eingeschränkt. Ein innenseitiges Spannen von Karosseriebauteilen ist nicht möglich.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Bearbeitungstechnik aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens-und Vorrichtungshauptanspruch.

Die beanspruchte Bearbeitungsvorrichtung und Verfahrenstechnik hat den Vorteil, dass sie einen multifunktionalen Einsatzbereich hat. Sie bildet einen

sogenannten Multiroboter, der verschiedenste Tätigkeiten an unterschiedlichen Orten und insbesondere Füge-, Spann- oder Bearbeitungsstellen der Karosseriebauteile durchführen kann. Hierdurch ist es zudem möglich, mehrere Fügeprozesse an der Innenseite der Fahrzeugkarosserie oder der Bauteile durchzuführen. Insbesondere ist es möglich, eine Fahrzeugkarosserie innenseitig zu spannen.

Der Multiroboter hat den Vorteil, dass jede Bearbeitungseinheit mit ihrem ggf. wechselbaren Werkzeug eigenständig beweglich sowie funktionsfähig ist und frei programmiert werden kann. Hierdurch können viele unterschiedliche Funktionen unabhängig voneinander vom Multiroboter bzw. seiner Bearbeitungseinheiten ausgeführt werden. Dies hat zudem den Vorteil, dass für alle zu fertigenden Fahrzeugkarosserien nur noch eine einzige Spannvorrichtung benötigt wird, die bei einem Typenwechsel lediglich eine andere Programmierung braucht.

Die am Multiroboter angeordneten mehrachsigen Bearbeitungseinheiten können Dank ihrer beliebig wählbaren Mehrachsigkeit einen sehr großen Arbeitsbereich haben.

Auch eine entsprechend angepasste Formgebung des Trägers ist hierfür hilfreich. Der Einsatz von Kleinrobotern, vorzugsweise in Form von kleinen Gelenkarmrobotern mit sechs oder mehr Achsen, ist hierbei besonders vorteilhaft, zumal für diese Ausführung der Bearbeitungsvorrichtungen auf Standardkomponenten zurückgegriffen werden kann. Über eine hochflexible Mehrachsigkeit mit sechs oder mehr Achsen, z. B. einer siebten Teleskopachse für die Roboterhand, können auch für einen Typenwechsel der Bauteile alle kinematischen Erfordernisse erfüllt werden.

Bei den beanspruchten Kleinrobotern ist nicht einmal eine Ortsänderung am Träger erforderlich. Bei einfacheren Bearbeitungseinheiten kann eine Ortsveränderung und Ummontierung am Träger alternativ stattfinden.

Ferner ist es möglich, eine Bearbeitungsstation, z. B. eine Geostation oder eine Framingstation, mit ein oder mehreren dieser Multiroboter auszurüsten, was besondere Vorteile für die Zugänglichkeit der Karosseriebauteile bietet.

Durch eine innenseitige Spanntechnik kann der Spannaufwand auf der Außenseite der Karosseriebauteile verringert werden, was die Zugänglichkeit der Karosserie für andere Bearbeitungs-oder Prozessvorrichtungen, z. B.

Schweißroboter oder dergleichen, verbessert und erleichtert. Zudem lassen sich über die mehrachsigen Kleinroboter Schweißprozesse oder andere Fügeprozesse an der Karosserieinnenseite leichter und besser durchführen.

Zu diesem Zweck kann der Multiroboter den Träger mit den Kleinrobotern in geeigneter Weise im Innenraum der Karosserie platzieren. Für die Kleinroboter besteht eine verbesserte Zugänglichkeit auch zu verborgenen oder schwer erreichbaren, innen liegenden Bauteilstellen, zu denen ein extern angeordneter Schweißroboter oder dergleichen kaum gelangen kann. Der Träger und die Kleinroboter können für die Zustellung in ihren äußeren Abmessungen derart verkleinert werden, dass sie durch Öffnungen im Bauteil bzw. in der Karosserie zugeführt und im Innenraum platziert werden können.

In der Arbeitsstellung kann der Träger von der Transporteinrichtung frei schwebend gehalten oder zusätzlich am freien Ende oder an anderer geeigneter Stelle abgestützt werden. Hierbei kann ein feste Abstützung und Führung oder eine bewegliche Abstützung mit Freiheitsgraden in ein oder mehreren Richtungen oder Achsen stattfinden. Dies erlaubt eine Umorientierung des Trägers und seiner Kleinroboter in verschiedene Lagen.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen : Figur 1 : eine perspektivische Ansicht einer Bearbeitungsstation mit einem Multiroboter, Figur 2 : eine Seitenansicht des Multiroboters, Figur 3 : eine Draufsicht des Multiroboters von Figur 2, Figur 4 und 5 : Seiten-und Rückansicht eines Kleinroboters und Figur 6 : eine Draufsicht des Multiroboters in Arbeitsstellung in einer Karosserie.

Figur 1 zeigt eine Bearbeitungsstation (1) für Bauteile (2), die eine beliebig geeignete Ausbildung haben kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Geostation oder Framingstation für Karosseriebauteile (2), zum Beispiel Seitenwänden und Bodengruppe, die auf einer Palette oder einem anderen geeigneten Träger mittels eines nicht dargestellten Förderers in die Bearbeitungsstation (1) gebracht und hier in bearbeitungsgerechter Lage exakt positioniert werden. Die Bearbeitungsstation (1) kann Teil einer größeren Fertigungsanlage sein und hierbei in eine von mehreren Stationen gebildete Transferlinie integriert sein.

Zum Spannen der Karosseriebauteile (2) in der Bearbeitungsstation (1) können ein oder mehrere äußere Spannrahmen (4), zum Beispiel die in Figur 1 gezeigten beiden Seitenrahmen vorhanden sein, die am Stationsgestell (3) oder alternativ an der Palette in geeigneter Weise und mit genauer Postitionierung angedockt werden.

In der Bearbeitungsstation (1) sind mehrere Bearbeitungsvorrichtungen (5,12) vorhanden. Dies können zum Beispiel Prozessvorrichtungen, insbesondere die dargestellten Schweißroboter (12) sein, die extern und flurgebunden seitlich neben oder auf einem Portal über den Karosseriebauteilen (2) und den Spannrahmen (4) angeordnet sind. Die Schweißroboter (12) sind vorzugsweise als Gelenkarmroboter mit sechs oder mehr Achsen, gegebenenfalls auch linearen Zusatzachsen, ausgebildet.

Die Roboter (12) tragen geeignete und ggf. wechselbare Werkzeuge, zum Beispiel Schweißvorrichtungen, die aber auch in beliebig anderer geeigneter Weise ausgebildet sein können.

In der Bearbeitungsstation (1) ist mindestens eine besondere Bearbeitungsvorrichtung (5) in Form eines sogenannten Multiroboters angeordnet. Der Multiroboter (5) besteht aus einer beweglichen Transporteinrichtung (6), die vorzugsweise als Transportroboter ausgebildet ist.

Dies ist vorzugsweise ein Gelenkarmroboter mit sechs rotatorischen Achsen. Der Transportroboter (6) kann hierbei zum Beispiel als Portalroboter hängend am Stationsgestell (3) angeordnet sein und befindet sich dadurch an zentraler Stelle oberhalb der Transferlinie und kann somit auch mittig und in Richtung der Längsachse der Karosseriebauteile (2) ausgerichtet sein. Alternativ kann die Transporteinrichtung (6) in beliebig anderer geeigneter Weise, zum Beispiel als mehrachsige Lineareinheit ausgebildet sein. Die Achsenzahl kann ebenfalls variieren. Vorteilhaft sind mindestens zwei unabhängig voneinander bewegliche Achsen.

Die Transporteinrichtung (6) trägt eine angedockte Vielarmeinheit. Diese besteht aus mindestens einem Träger (7), an dem ein oder mehrere mehrachsige Bearbeitungseinheiten (8,9) mit jeweils mindestens einem

Werkzeug (11) angeordnet sind.

Der Träger (7) ist mit einem geeigneten Anschluss der Transporteinrichtung (6), vorzugsweise der Roboterhand (13) des Transportroboters, lösbar verbunden. Hier kann insbesondere eine Wechselkupplung angeordnet sein, die einen automatischen Tausch des Trägers (7) gegen einen anderen Träger oder ein anderes Werkzeug ermöglicht. Der Träger (7) kann ein-oder mehrteilig sein und ist vorzugsweise starr und biegesteif ausgebildet. Er hat eine beliebig geeignete und an die Bearbeitungsaufgabe angepasste Form. Der Träger (7) kann alternativ aus mehreren relativ zueinander gesteuert beweglichen, z. B. klappbaren oder teleskopierbaren, und in der gewählten Position arretierbaren Teilen mit entsprechenden Antrieben bestehen.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Träger (7) als im Wesentlichen gerader kastenförmiger Tragbalken mit geschlossenen Wänden ausgebildet. Der Träger (7) kann alternativ eine ein-oder mehrmals abgewinkelte, gekrümmte und/oder ggf. verzweigte Form, z. B. eine Y-Form, und gitterartige oder verstrebte Wände haben. Vorzugsweise hat der Träger (7) die gezeigte längliche oder gestreckte schlanke Balken-oder Stangenform. Der Träger (7) besitzt mehrere vorbereitete und vorzugsweise ebene Montageflächen für die Bearbeitungseinheiten (8,9). Der Querschnitt des Trägers (7) ist bevorzugt im wesentlichen rechteckig und bietet hierdurch an seinen Seitenwänden verschiedene ebene Montageflächen für die beliebige und auch änderbare Anordnung von Bearbeitungseinheiten (8,9). In weiterer Abwandlung kann der Träger (7) als Platte oder Rahmen oder dgl. ausgebildet sein.

Die Bearbeitungseinheiten (8, 9) sind fest oder lösbar mit dem Träger (7) verbunden. Sie haben mindestens zwei getrennte Bewegungsachsen und können eine beliebig

geeignete konstruktive Gestaltung haben. Die Bearbeitungseinheiten (8,9) können an verschiedenen Seiten des Trägers (7) angeordnet und dabei mehrfach vorhanden sein. An dem Tragbalken (7) des Ausführungsbeispiels von Figur 2 und 3 sind sie an den gegenüber liegenden und in der gezeigten Strecklage vertikalen Seitenwänden mit einem im Axialrichtung des Trägers (7) bestehenden Versatz oder Abstand zueinander angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform gibt es in der Draufsicht von Figur 3 drei linke Bearbeitungseinheiten (8) und drei rechte Bearbeitungseinheiten (9), die jeweils in gleichmäßigen Abständen verteilt angeordnet sind und zwischen linker und rechter Trägerseite auf Lücke gesetzt sind. In der Variante von Figur 6 sind zusätzlich ein oder mehrere Bearbeitungseinheiten auf der Oberseite und/oder Unterseite des Trägers (7) angeordnet.

Die Bearbeitungseinheiten (8,9) sind vorzugsweise als Kleinroboter ausgebildet. Hierbei handelt es sich um sechsachsige Gelenkarmroboter im Miniformat, die zum Beispiel eine Traglast von 2 bis 10 kg und eine Bauhöhe h von ca. 65 cm haben. Figur 4 und 5 zeigen solche Kleinroboter (10). Hierbei handelt es sich um sechsachsige Gelenkarmroboter, die ein stationär am Träger (7) befestigtes Gestell (14), ein hierauf schwenkbar gelagertes Karussell (15), eine an diesem drehbar gelagerte Schwinge (16) und einen am Schwingenende schwenkbar gelagerten Ausleger (17) aufweisen. Am Auslegerende ist eine dreiachsige Roboterhand (13) angeordnet, die das Werkzeug (11) trägt. Hierbei kann ebenfalls eine automatische Wechselkupplung zwischen Roboterhand (13) und Werkzeug (11) vorhanden sein. Der gezeigte Kleinroboter (10) kann Zusatzachsen besitzen, zum Beispiel eine siebte lineare Teleskopachse für die Roboterhand (13), die eine Ausfahrbewegung gegenüber dem Ausleger (17) ermöglicht. Außerdem kann eine Linearachse zwischen dem Gestell (14) und dem Träger (7) vorhanden

sein, die eine lineare Verschiebung des gesamten Kleinroboters (10) ermöglicht. Die Antriebe (18) des Kleinroboters (10) sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Die Werkzeuge (11) können von beliebig geeigneter Art sein. Vorzugsweise handelt es sich um Bearbeitungswerkzeuge, insbesondere Fügewerkzeuge, z. B.

Spannwerkzeuge, Schweißwerkzeuge, Klebewerkzeuge oder dergleichen. Die Bearbeitungseinheiten (8, 9) und ihre Werkzeuge (11) sind in ihrer Kinematik und Funktion einzeln und getrennt voneinander programmierbar. Ihre Steuerung erfolgt vorzugsweise von der Transporteinrichtung (6) aus. Die Endposition der Bearbeitungseinheiten (8,9) am Werkstück (2) kann durch Steuer-oder Regelkreise beibehalten werden, trotz eventueller mechanischer Toleranzen oder Nachgiebigkeiten im Multiroboter-System. Für die Steuerung kann z. B. die Robotersteuerung des Transportroboters (6) herangezogen werden. Die Bearbeitungseinheiten (8,9) werden auch von der Transporteinrichtung (6) mit Energie und anderen Betriebsmitteln über den Träger (7) versorgt.

In der Bearbeitungsstation (1) kann der Multiroboter (5) in verschiedener Weise eingesetzt werden. Er kann zum Beispiel mit seiner angedockten Vielarmeeinheit, d. h. dem Träger (7) und den Kleinrobotern (10), durch einen Fenster-oder Türausschnitt oder eine andere Öffnung in den Innenraum (21) der Fahrzeugkarosserie (2) einfahren.

Hierbei können die Kleinroboter (10) mit ihren Werkzeugen (11) eingeklappt sein, um möglichst wenig Platz zu beanspruchen. Der Transportroboter (6) positioniert dann den Träger (7) mit den Kleinrobotern (10) an einer vorbestimmten Ausgangsposition im Karosserieinnenraum (21). Figur 6 zeigt eine solche Arbeitsstellung entsprechend Figur 1 in schematischer Draufsicht.

Die Transporteinrichtung (6) kann den Träger (7) in der Arbeitsstellung frei schwebend halten. Alternativ ist eine Abstützung mittels einer in Figur 2 schematisch dargestellten Stützeinrichtung (22) möglich. Hierfür ist an der Arbeitsstelle in geeigneter Position ein Ständer oder eine Stütze (23) vorgesehen, die z. B. an der Palette oder dem Träger des Bauteils (2), an einem seitlichen Spannrahmen (4) oder an anderer Stelle angeordnet sein kann. Alternativ ist auch eine Abstützung des Trägers (7) direkt am Bauteil (2), z. B. in einer Bauteilöffnung, an einem Bauteilvorsprung oder dergleichen möglich. Die Abstützung kann formschlüssig erfolgen und zwar derart, dass sich der Träger (7) in der Stützstellung nicht mehr bewegen kann. Dies kann z. B. durch eine formschlüssige Aufnahme des freien Trägerendes in einer entsprechenden Ständeröffnung stattfinden. Alternativ ist es möglich, den Träger (7) mit dem Transportroboter (6) in der Auflagerstellung zu bewegen und in unterschiedliche Winkellagen zu orientieren. Hierfür kann am freien Stirnende oder an anderer geeigneter Stelle des Trägers (7) eine Sphäre (24), z. B. in Form einer Fuge, eines Kegels oder dgl. angeordnet sein, welche mit einer entsprechend geformten Aufnahme (25) am Ständer (23) zusammen wirkt. Die Aufnahme (25) kann z. B. die Form einer flachen Kugelschale, einer Kegelöffnung, einer halbzylindrischen Rinne oder dgl. haben. Bei der in Figur 2 gezeigten Kugelanordnung kann die Transporteinrichtung (6) den Träger (7) um dessen Längsachse und außerdem um die beiden weiteren rotatorischen Raumachsen drehen. Bei einer Kegelpaarung ist nur eine Drehung um die Längsachse des Trägers (7) möglich. Bei einer rinnenförmigen Aufnahme (25) kann sich eine bewusste Einschränkung, der Drehbeweglichkeit ergeben, je nachdem, in welcher Richtung die Rinne offen ist. Die Aufnahme (25) kann von vorn, von oben und/oder von der Seite her zugänglich sein. Je nach Ausgestaltung kann die Abstützung (22) ein oder mehrere Freiheitsgrade mit rotatorischen und/oder translatorischen

Achsen haben. Neben einer Drehabstützung ist auch eine abstützende Schiebeführung möglich.

Nach Einnahme der Arbeitsstellung oder ggf. Stützstellung kann jeder Kleinroboter (10) in seine vorprogrammierte Stellung ausfahren und dem ihm zugewiesenen Prozess durchführen. Die Kleinroboter (10) können hierbei unterschiedliche Prozesse, zum Beispiel einen Spann-und einen Schweißprozess durchführen. Durch die Vielarmeeinheit ist es möglich, auch im Innenraum (21) der Fahrzeugkarosserie (2) Spannaufgaben an verschiedenen Stellen zu erledigen.

In Figur 6 spannen z. B. zwei seitlich am Träger (7) angeordnete Kleinroboter (9,10) Teile der einen Seitenwand (20) der Karosserie (2). Ein zwischen ihnen und auf der Oberseite des Trägers (7) angeordneter dritter Kleinroboter (9,10') führt dabei Bearbeitungsarbeiten, z. B. Schweißarbeiten an den gespannten Seitenwandteilen aus. Auf der anderen Trägerseite spannt in Figur 6 ein Kleinroboter (8,10) Teile der anderen Seitenwand (19) der Karosserie (2), wobei ein benachbarter Kleinroboter (8, 10') Bearbeitungsvorgänge in diesem Bauteilbereich durchführt.

Nach Beendigung des Handhabungs-und/oder Bearbeitungsprozesses können die Kleinroboter (10) mit ihren Werkzeugen (11) wieder eingeklappt und mit samt dem Träger (7) aus der Fahrzeugkarosserie (2) entfernt werden.

Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Die Bearbeitungsvorrichtung (5) kann mehrfach an der Bearbeitungsstation (1) vorhanden sein. Sie kann hierbei andere Positionen einnehmen und zum Beispiel seitlich und stehend angeordnet sein. Die Zahl und Anordnung der Bearbeitungseinheiten (8,9) am Träger (7) kann variieren. Gleiches gilt für die konstruktive

Ausbildung und auch die Steuerung der Bearbeitungseinheiten (8,9). Dies können ferngesteuerte Bewegungseinheiten mit zwei oder mehr Achsen sein, die zum Beispiel über Bowdenzüge am Träger (7) betätigt und verstellt werden. Deren Antrieb erfolgt über eine geeignete Stellvorrichtung an der Transporteinrichtung (6) oder am Träger (7). Die Bearbeitungseinheiten (8, 9) und gegebenenfalls ihre Werkzeuge (11) können frei programmierbare Oberflächen haben und gegebenenfalls einen Memory-Effekt besitzen. Sie können ferner mit einer flexiblen Kunststoffschicht überzogen sein.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Bearbeitungsstation, Geostation 2 Bauteil, Karosserieteil 3 Stationsgestell 4 Spannrahmen 5 Bearbeitungsvorrichtung, Multiroboter 6 Transporteinrichtung, Transportroboter 7 Träger 8 Bearbeitungseinheit, links 9 Bearbeitungseinheit, rechts 10 Kleinroboter 11 Werkzeug, Spannwerkzeug 12 Prozessvorrichtung, Schweißroboter 13 Roboterhand 14 Gestell 15 Karussell 16 Schwinge 17 Ausleger 18 Antrieb 19 Seitenwand Karosserie 20 Seitenwand Karosserie 21 Innenraum Karosserie 22 Stützeinrichtung, Abstützung 23 Ständer, Stütze 24 Sphäre, Kugel 25 Aufnahme h Bauhöhe Kleinroboter