专利名称：用于加工部件、尤其是车身部件的装置的制作方法
用于加工部件、尤其是车身部件的装置
才支术领域
本发明涉及一种用于加工部件、尤其是车身部件的装置，该装置 具有用于部件的传送和定位单元以及多个设置在传送和定位单元周 围的加工站，由传送和定位单元的夹具保持的部件可以被输送到所述 加工站的工位中。
背景技术：
复杂部件、尤其是车身部件或者甚至整个车身的加工在已知的制
造i殳备(DE 197 1 3 860 Al )中以如下方式进4亍，即通过合适的l命送 装置将待加工的部件传送经过传送线上的多个加工站，在加工站，由 横向固定设置的加工机器人进行加工。在加工站中，部件在工位中被 保持在固定的部件夹具上。这样的制造设备占据了很大的空间。
在另外一种已知的用于加工部件的装置中(DE 101 5 3 807 Al ), 至少一个部件夹具以可径向移动的方式被设置在旋转支座上。各种加 工站如磨削、钻削、铣削和车削工具围绕支座的旋转轴线设置并且在 支座下方。借助可旋转驱动的支座和可径向移动地安装在支座上的部 件夹具，被部件夹具保持的部件可以被带至各个加工站。为了能在加 工站对部件进行加工，该部件必须通过部件夹具降至设置在支座下面 的各个工具上。由于部件夹具的旋转驱动支座以及设置在其下的工
具，这种类型的装置只适合加工较小的部件。由于那些工具和支座一 个构造在另一个的上面，该装置不适合较大的部件，如车身。
已知的传送单元(US6366830B2 )用于将部件尤其是晶片从存储 位置输送到加工站以及将部件从加工站送回存储位置或者送到另一 个存储位置，该传送单元包括双臂转子和枢转臂，该枢转臂偏心地安 装在每个转子臂上并且被安装成围绕与转子轴线平行的轴线旋转，此外还包括能在枢转臂的自由端上围绕与转子轴线平行的轴线转动的 夹具臂。在夹具臂上设有枢轴地安装和驱动的夹持器。转子、枢转臂 以及夹持器的旋转/枢转驱动由控制单元协调，使得夹持器可以到达 不同的位置，尤其是可以到达晶片的存储位置和加工站。现有技术并 没有提到晶片经过的路径的形成是否能节省空间。
对于在介绍中所提到的实践中公知的装置类型，传送和定位单元 形成为旋转台，至少 一个部件支座以固定的方式设置在该旋转台的周 边上。当旋转台旋转时，部件夹具沿圆形运动到设置在该圆形之外的 加工站。这种类型的装置需要大量的空间，并且几乎不适于预先存在 的空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种在介绍中提到的、用于加工部件尤其是 车身部件的装置。该装置的用于将部件从一个加工站传送至另一个加 工站的传送和定位单元需要的空间尽可能少。
此目的在介绍中提到的装置类型中通过如下方式实现，传送和定 位单元包括转子以及偏心安装于其上的枢转臂，该枢转臂围绕平行于 转子轴线的轴线与转子反向地被驱动，并支承部件夹具。其中，转子 和枢转臂的旋转运动彼此配合，使得部件夹具沿着具有顶点的封闭弯 曲轨道行进，其中，在封闭弯曲轨道的相邻顶点间留有部件夹具不会 经过的空间。
本发明将所需的表面积限制至最小，因为部件夹具和部件不以圆 形循环，而是以特别的具有顶点的曲线轨道循环。部件夹具在位于顶 点的加工站处达到最大径向位置，而在顶点之间的区域中径向向内移 动，从而产生能为加工机器人、工具存储器以及其他装置留下放置的 空间。传送和定位单元的最佳可能放置也产生了充足的自由表面和供 可移动的传送单元如叉车使用的行进表面，借此可以到达或运走加工 机器人或者定位在传送和定位单元之间的其他装置。剩余空间意味 着，根据本发明的包括传送和定位单元的制造装置也能最佳地适合于安装它所处位置的局部条件。因此，传送和定位单元可以安置在建筑 物(例如工厂大楼)的柱子间，其中柱子设置在空间中。特别的具有 顶点的曲线轨道(如摆线型和椭圆型)的优势在于，部件夹具以相对 快的轨道速度沿着顶点间的轨道部分移动，而在顶点区域移动最慢， 从而在需要加工时易于停止并且在加工完后能够再次移动。
枢转臂可以构造成双臂装置，以便在其与具有部件夹具的另 一 支 臂相对的支撑臂上支承工具(例如尖端打磨机)，通过尖端打磨机可 以对用于待焊接的部件的加工机器人的焊接工具的电极进行加工。
为了对加工站的部件进行加工，部件夹具尽可能精确地将部件保 持在加工位置中是非常重要的，因为否则加工机器人的工具无法精确 地接触到待加工的点。在本发明的一种实施方式中，这个要求可以通 过相对简单的装置实现，即在加工站中设置用于部件夹具的对中单 元。这些对中单元以通过垂直和横向地保持部件夹具而将部件夹具定 位在正确的位置上的方式形成。
为了能够使用根据本发明的装置加工不同的部件，部件夹具是可 以更换的。为了更换部件夹具，该装置在传送和定位单元上设有存储 器，该存储器用于在部件夹具的环形轨道上的指定的位置(尤其是在 其顶点上)预先保持不同类型的部件夹具，在此，使用至少一个更换 装置将由枢转臂支承的部件夹具更换为被存储器承载的部件夹具。更 换装置可以是存储器上具有合适的夹持器或者特别的提升单元的加 工机器人。无论如何，由于本发明这种节省空间的实施方式，部件夹 具可以快速地被更换。
因而转子和枢转臂有各自的旋转驱动。然而，优选地提供共同的驱动。 尤其有利的是，转子和枢转臂在传动技术上通过齿轮传动装置相互联 接。齿轮可以通过齿、摩擦或者皮带相互联接。因此，齿轮可以包括 以不可旋转的方式保持在转子的固定基座上的齿轮圈、与齿轮圏啮合 且可旋转地安装在齿轮圏上的中间齿轮、与中间齿轮啮合的枢转臂上 的驱动轮。所需的曲线轨道可以通过这些齿轮的传动比(齿数)、转子和枢转臂的旋转轴线的轴向间隔以及枢转臂的杠杆臂的长度来确
优选地，能量和控制指令从传送和定位单元的上方通过设置在枢 转臂的旋转轴线上的旋转分配器输送到传送和定位单元。用于能量和 控制指令的供应线的线路树可以通过形式为连接杆的旋转分配器连 接到设置在转子轴线中心上的源。
如果还要执行用到激光的加工，则该装置需要配备辐射保护装 置。根据本发明的另一种实施方式，该辐射保护装置在加工站可以通 过在传送和定位单元上罩上具有闸门的机壳而形成。这种类型的机壳 所占的空间极少，因为部件支座只有在为了接收和加工部件时才相对 于闸门径向最大限度地向前移动，该闸门将为被罩起来的加工机器人 打开，而该部件沿顶,存、间节省空间的曲线部分在闸I'，之间运送。
根据本发明的装置尤其适合多个特别是相似的传送和定位单元
的组合，其中"相似，，应这样理解曲线轨道不需要完全相同，只需 要是具有顶点的封闭曲线轨道既可。在根据本发明的一种实施方式的 这一方面，除了一个传送和定位单元，还设有至少一个相似的传送和 定位单元，由此可以将被一个传送和定位单元的部件夹具支承的部件 带至至少是在另一个传送和定位单元的加工站附近的加工位置。在这 种实施方式中，可以在对空间要求最少的情况下通过一个加工机器人 或多个加工机器人依次或同时在同一加工站或者其附近区域中进行 不同的加工。当部件被加工站上的一个传送和定位单元支承在第一加 工站的工位上时，其他传送和定位单元将另 一部件支承在另 一加工站 上，从而避免碰撞。如果第一部件离开第一加工站，另一部件则可以 从另一加工站移至第一加工站中。也可以使两个加工机器人能接近第 一加工站，这两个机器人可以对提供的部件连续或同时实施加工操
作。这样就实现了在需要空间少的情况下，可以以很短的加工时间在 不同的加工站同时实施加工々乘作和在同一加工站连续或同时实施加
工操作。
由于根据本发明的传送和定位单元可以根据不同的曲线轨道设计，导致具有不同曲线轨道的定位单元和设置在其间的加工和/或传 送机器人可以接合形成节省空间的制造设备。在某些情况下，补充和 /或结合带有常规的部件夹具 一旋转支撑台的制造设备也是有利的。
以下借助示意性地示出示例性实施方式的附图对本发明进行更
加详细的描述，其中
图1示出了用于加工部件的装置的平面图，该装置具有传送和定
位单元、多个加工站以及多个用于加工才几器人的空间；
图2示出了根据图1的装置的传送和定位单元的侧视图3a-c示出了根据图1的传送和定位单元在具有四个顶点的摆
线型曲线轨道上从第一加工站到与之偏移90°的第二加工站的重定
位的不同状态；
图4a-c示出了根据图1的传送和定位单元在具有三个顶点的摆 线型曲线轨道上从第一加工站到与之偏移120°的第二加工站的重定 位的不同状态；
图5a-c示出了根据图1的传送和定位单元在具有两个顶点的椭 圆型曲线轨道上从第一加工站到与之偏移180°的第二加工站的重定 位的不同状态；
图6示出了具有根据图1的多个传送和定位单元和置于其间的加 工和/或传送机器人的制造设备的平面图；以及
图7示出了相邻加工站的部件的加工以及传送。
具体实施例方式
根据图1,用于加工部件尤其是车身部件的装置具有传送和定位 单元l，在传送和定位单元1周围设有多个加工站2、 3、 4、 5。在加 工站2、 3、 4、 5之间存在空间6、 7、 8、 9，这些空间可用于不同用 途，特别是用来放置加工机器人、工具存储器等。上述装置也可以按 这样一种方式放置，即把厂房支柱设置在空间6、 7、 8、 9处，从而 可以实现位置关系的最佳匹配。在图1的示例性实施方式中，空间6、7用来放置仅示意性地用框线示出的加工机器人10、 11、 12、 13 。
传送和定位单元1具有用于未示出的待加工部件的可更换的部件
夹具14,例如已知的张紧架。该部件夹具14通过传送和定位单元1 沿具有顶点16、 17、 18、 19的圓弧轨道15运动至加工站2、 3、 4、 5。 在顶点16、 17、 18、 19处，部件夹具14以及受其支承的部件被至少 一个其附近的加工机器人10、 11、 12、 13保^寺在适于加工的位置上。 当部件夹具14处于图1所示的位置时，加工才几器人10以及加工才几器 人13都能对该部件进行加工。该特别的曲线轨道15使得具有传送和 定位单元1以及加工机器人10、 11、 12、 13的装置非常紧凑，从而
占据尽可能少的表面积。
上述依照图1或3a-c中的具有四个顶点16、 17、 18、 19的^t罢线 轨道15，以及依照图4a-c中具有不同顶点数的^罢线轨道，或者依照 图5a-d中的椭圆形曲线轨道，是在本发明中具有特殊构造和传动机 构的传送和定位单元的实施方式下产生的。如图2所示，传送和定位 单元1在固定基座20上具有转子21,该转子具有细节上未示出的转 动驱动装置。在转子21上与旋转轴线22偏心地安装有能绕与旋转轴 线22平行的轴线24旋转的枢转臂23。枢转臂23通过齿轮传动装置 与转子22驱动地联接，使得转子22与枢转臂23能朝相反的方向旋 转。这样，例如，在基座20上以不可旋转的方式保持外部插齿的齿 轮圈，所述齿轮圈与受转子22支撑的中间齿轮啮合。中间齿轮与传 动齿轮啮合，该传动齿轮可旋转地安装在转子22的自由端上并且以 不可旋转的方式与枢转臂23的驱动轴相连。不同齿轮的各种齿数比 以及转子22和枢转臂23的有效臂长能够产生所期望的不同的曲线轨 道。其中，图3a至5d示出了三种不同特性的例子。
枢转臂23的自由端以可更换的方式支撑部件夹具14,特别是张 紧架，通过该部件夹具可以将待加工的部件保持在精确预定的加工位 置上。为了协助在这个位置的定位，在加工站2、 3、 4、 5中可以分 别设置对中单元2a、 3a、 4a、 5a,所述对中单元包括竖直地安装在枢 转臂23或部件夹具14上的支撑轮2&*以及固定的连接导块2a**、3a**、 4a**、 5a**，其中支撑轮2a^在部件夹具25基本上沿径向移动 的过程中进入上述导块。
在枢转臂23上，用于提供动力及控制指令的旋转分配器26被布 置在旋转臂23的旋转轴线24上，该旋转分配器26通过固定的连接 点连接到例如工厂的天花板上。
星状尤其是十字状的存储器30保持在天花板上，所述存储器30用 于多个不同类型的部件夹具31、 32、 33并且具有提升单元35、 36、 37, 使得在加工站2、 3、 4、 5,部件夹具14可以通过相应的提升单元35、 36、 37带到适于更换的位置。过程如下首先将不再需要的部件夹具送 至空闲的提升单元，然后，在存储器30、传送和定位单元相对旋转之后， 将存储器上的新的部件夹具送至传送和定位单元处。所述更换自行通过 传送和定位单元实现，在需要时也可能借助加工机器人实现。
通过例如图3a-c、 4a-c以及5a-d示出了不同特性的曲线4九道， 这些轨道用于在传动技术上不同地设置的传送和定位单元，传送和定 位单元的部件夹具沿着所述曲线轨道从一个加工站移至下一个加工 站。在任何情况下满足以下关系角度总和_节拍角度=转子的自转 角度，其中，角度总和=360° ，相邻加工站间的角度的节拍角度=相 邻加工站间的部件夹具的自转角度，并且，转子的自转角度是相邻加 工站间的转子的角度。
根据本发明类型的具有相同和/或不同的传送和定位单元的用于 加工部件的装置可以相互组合，也可以与那些常^见类型的如旋转台组 合，并结合置于其间的加工和/或传送机器人来形成如图6所示的节 省空间的制造设备。像这样的制造设备可以与相似的或其他的制造设 备结合形成更大的设备。
如图6所示的制造设备，四个传送和定位单元T,、 T2、 T3、 L按 网格式设置。四个加工站B,、 B2、 B3、 B4设置在传送和定位单元1\周 围，四个加工站d、 C2、 C3、 C4以相应的方式设置在传送和定位单元 T2周围。其中，第一传送和定位单元L的加工站B3与第二传送和定位 单元T2的加工站C,占据相同的区域，或者相邻设置，在图中通过共同的框架示意性示出。其它传送和定位单元TV L以相应的方式分别设
置有加工站D!、 D2、 D3、 D4以及E,、 E2、 E3、 E4。其中，力口工站(]4与02 被设置在一边、加工站D,与E3被设置在另一边、以及B4与E2分别地 占据相同的区域，或者相邻设置。每个传送和定位单元TV T2、 T3、 L的部件夹具H,、 H2、 H3、 H4及其驱动装置穿过阴影区，而未被部件 夹具H,、 H2、 H3、 &穿过的空间则设置有加工和/或传送机器人R,、 R2、 R3、 R4、 R5。倘若加工和/或传送机器人居中地设置在传送和定位单元 L、 T2、 T3、 1\之间，就像示例性实施方式中的加工和传送机器人R,， 那么这个机器人就可以在分配给不同传送和定位单元T。 T2、 T3、 T4 的八个加工站B3、 C、C4、 D2、 D，、 E3、 E2、 B4上进行加工。其中，各 自直接相邻的加工站B" C和C4、 02和D,、 E3和E2、 B,也可以占据相 同的区域，但是被不同的传送和定位单元T,、 T2、 T3、 L操纵。相反 的，外部的传送和加工机器人R2、 R3、 R4、 R5则只能在朝向它们的四 个加工站执行加工，如机器人RJ又能在加工站B2、 B3、 d、 Ca执行加 工，除非有未在图6中示出的另外的相似的加工设备与之毗邻。
每个传送和定位单元仅用于容纳待加工的工件，并将该工件保持 在加工位置，以致该工件可以纟皮传送和/或加工才几器人的工具加工， 而传送和/或加工机器人(正如其名)用于对部件执行加工操作，并 在制造设备内传送部件，以及单独用于传送或加工。因而，每个传送 和定位单元对应一个部件夹具，该部件夹具可以一皮更换并与待加工的 部件相匹配，而加工和/或传送才几器人可以通过用于部件的工具和/或
夹具/夹持器来装载。
图7示出了待加工的部件Wj口何被传送和定位单元L传送到下一 个传送和定位单元L,并在各自的加工站进行加工。在第I阶段，部 件W:被第一传送和定位单元T,的夹具HJ呆持在第一加工站B4的加工 位置上并且^皮安装有工具Z,如焊^f的加工机器人R,加工。经过这个加 工，在第n阶段，加工机器人R，的工具Z,被更换了。工具Z,被放置 在存储位置"，并换上放置在存储位置L,的夹持器G,。在第ni阶段， 加工机器人^将部件W,带至第二传送和定位单元T2。在第IV阶段，第二传送和定位单元L的部件夹具H2将部件W,保持在另一个加工站C4 的用于另一加工的工位上。在第V阶段，又进行了一次工具更换，也
就是从夹持器G:换成工具Z"在第VI阶段，通过加工机器人R,对部件 w实施进一步的加工，如焊接。在上面介绍的加工和传送阶段顺序中， 仅用到了加工站B,、 C4。可以理解，以紧密相邻的方式设置在传送和 定位单元T,、 L之间的加工站B3、 C,也可以被加工和传送机器人R,操: 作。这就意味着，每个加工和传送机器人R，可以操作在其可操作的区 域内的每个传送和定位单元L、 T2的两个加工站B,、 B3或者B2、 B4， 例如在中央布置时，可以操作8个加工站，而在设备的边缘布置时， 可以才喿作4个加工站。
部件通过所述的制造设备的流程可以是不同的。它取决于部件以 及加工操作。图6示出了具有不同类型的部件的存储器A、 B、 C。在 第一种情况下，加工和传送机器人Rs通过合适的夹持器G5接收来自存 储器A的一个部件以及来自存储器B的另一部件，并将它们传送到传 送和定位单元T,的部件夹具仏，该部件夹具H/紧紧地夹住用于加工的 部件，将他们传送到一个或多个相应的加工站，并在加工站将该部件 保持在工位上。当加工完成后，再通过加工和传送机器人R。 112中的 一个将部件送到下一个传送和定位单元T"在该处的加工站对部件作 进一步的加工。最后，由加工和传送机器人113接收该部件并且将其运 送出制造设备，或者送往其它传送和定位单元。
为了能够对部件执行其他的或另外的加工操作，别的部件组合可 以采取制造设备中的其他路径。因此，加工和传送机器人Rs可以采用 合适的夹持器来移出存储器A、 B、 C中的部件，以便加工。加工和传 送机器人Rs首先将一个或多个部件运送到传送和定位单元L的部件 夹具仏。然后，加工和传送机器人R,、 Rs中的一个将所述一个或多个 部件运送至传送和定位单元T3。然后，经由传送和定位单元L进一步 到达传送和定位单元^v那儿再以部件从存^f诸器A、 B中移出的相 同的方式进一步传送。因此，不同的加工程序可以采用同一个制造设 备实现。
权利要求
1、一种用于加工部件(W1)的装置，其具有用于部件(W1)的传送和定位单元(1，T1，T2，T3，T4)和设置在所述传送和定位单元(1，T1，T2，T3，T4)周围的多个加工站(2，3，4，5)，由所述传送和定位单元(1)的部件夹具(14)保持的部件(W1)能被带到所述加工站及加工位置上，其特征在于所述传送和定位单元(1，T1，T2，T3，T4)包括转子(21)和偏心地安装在所述转子上的枢转臂(23)，所述枢转臂围绕与转子轴线(22)平行的轴线(24)反向于所述转子(21)被驱动，并且支承所述部件夹具(14)，所述转子(21)和枢转臂(23)的旋转运动相互配合，使得所述部件夹具(14)沿着具有顶点(16，17，18，19)的封闭曲线轨道(15)行进，在各自的相邻的顶点(16，17，18，19)间留有所述部件夹具(14)不会经过的空间(6，7，8，9)。
2、 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所迷枢转臂(23) 为双臂装置。
3、 如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述加工站 (2， 3, 4, 5 )中设有用于所述部件夹具(14 )的对中单元 (2a*， 3a*， 4a*， 5a* )。
4、 如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，在所 述传送和定位单元(1)上方设有存储器，该存储器在循环轨道上的 指定的位置预先保持不同类型的部件夹具，在所述指定的位置处能够 借助至少 一 个更换装置将由所述枢转臂支承的部件夹具更换成由所 述存储器承载的不同类型的部件夹具。
5、 如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，按照 传动技术，所述转子(21)和所述枢转臂(23)通过齿轮传动装置相 互联接。
6、 如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述 传送和定位单元(1 )的能量和控制指令从所述传送和定位单元(1 )的上方通过设置在所述枢转臂(23)的旋转轴线(24)上的旋转分配 器(26 )传送到所述传送和定位单元(1 )。
7、 如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，在所 述加工站(2, 3, 4， 5)处，所述传送和定位单元(1)被罩在具有 闸门的防辐射机壳中。
8、 如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，除了 所述传送和定位单元(l, T,)，还设有至少一个相似的传送和定位单 元(T2),由此，被一个传送和定位单元(T2)的部件夹具保持的部件 能被带至至少在另一个传送和定位单元(L)的加工站(B3)附近的 力口工位置中。
9、 如权利要求8所述的装置，其特征在于，在曲线轨道上具有 相同和/或不同顶点数的多个传送和定位单元(L， T2, T3, T4)、设置 在其间的加工和/或传送机器人(R" R2， R3， R4, Rs)构成制造设备。
10、 如权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述 部件夹具的封闭曲线轨道是椭圆形的。
11、 如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述封闭曲线轨道是具有三个顶点的内摆线形的。
12、 如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述封闭曲线轨道是具有四个顶点的星形线形的。
全文摘要
本发明涉及用于加工部件、尤其是车身部件的装置。所述装置具有用于部件的传送和定位单元(1)和多个加工站(2，3，4，5)，这些加工站位于所述传送和定位单元(1)周围，被传送和定位单元(1)的部件夹具(14)保持的部件可输送至所述加工站的加工位置。为了使部件从一个加工站(2)传送至另外的加工站(3，4，5)时占据尽可能小的表面积，传送和定位单元包括转子(21)和枢转臂(23)，枢转臂(23)偏心地安装在所述转子(21)上、与转子反向地被驱动，并保持部件夹具(14)。转子(21)和枢转臂(23)的驱动同步，使得部件夹具(14)沿着封闭的曲线轨道(15)行进，其中所述封闭的曲线轨道(15)在其相邻顶点(16，17，18，19)间具有空间(6，7，8，9)。
文档编号B62D65/00GK101437648SQ200780016099
公开日2009年5月20日 申请日期2007年4月30日 优先权日2006年5月5日
发明者J·基平, T·克莱姆 申请人:蒂森克虏伯·德劳茨·诺帮有限责任公司