[实用新型]用于识别加工工位中部件的准确位置和姿态的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于识别机器人加工工位 (Roboterbearbeitungsstation)中部件的准确位置和姿态以及用于随后加工该部件的装置。

背景技术

汽车车身在车身制造(也称之为“白车身制造(Rohbau)”)工艺中分几个制造阶段制造而成。在此，单个零部件主要通过诸如焊接、钎焊、粘接或翻边这样的连接工艺彼此连接。装配过程(例如拧紧)和表面处理(例如抛光)也在生产过程中进行。

生产过程在所有的汽车制造商处都以类似的形式来实现。首先制造车身底板的组件(底板总成、底架)。该制造阶段通常分成三个区域：前底板(前)，中底板和后底板。所描述的这三个组件在车身底板制造的主工位中聚集在一起并且在几何构型的、装备有复杂的机械夹紧和定位技术的接合工位中连接。车身制造的主生产线在这里开始。将部件引入提到的接合工位中并且主要通过工业机器人或工作人员进一步运输已组装的零部件在该主生产线开始之前进行。但是从主生产线开始起，部件却又大又笨重，致使不能再借助机器人或工作人员来运输。从该加工阶段开始部件通过传送技术在工件载体(所谓的滑车(Skid))上被运输。在目前讨论的创造性的制造理念中，部件运输在此过程中通常通过基于无人驾驶运输系统 (FTS)的灵活的、可行驶的工件载体来实现。

在主生产线的进一步生产过程中，在车身底板上实施其它的接合操作。在这里由工业机器人或工作人员设置多个焊缝/焊接点(强度)、粘接缝(强度/密封性)或螺栓(功能性)。这些工位通常被称为结合工位 (Ausschweiβstation)。在高度自动化的车身制造生产线中，车身底板区域中大约有10至15个这种结合工位。

在结合工位中执行完所有操作之后，侧面零部件和车顶在其它的几何构型接合工位(根据制造商有1至3个几何工位)中被接合到车身底板上。该过程的主工位也被称为“架构(Framing)”或“组装”。

在进一步的生产过程中，在结合工位中对此时基本完整的汽车车身实施如已经在车身底板上进行的其它的接合操作。在高度自动化的车身制造生产线中，在组装/架构区域有大约20至30个这种结合工位。

在主(焊接)生产线和附件装配之间的后续生产步骤包括例如焊接缺失的缝的精加工和例如抛光门冲切件的表面处理。这个区域通常被称为“整饰(Finish)”。

汽车车身的未涂漆的门和盖在车身制造的附件装配中被装配和装入。在这里，汽车车身的生产过程以传递至涂装设备结束。

类似于以上描述，车身在提到的两个生产阶段–整饰和装配–中位于用于在工件载体下的传送技术的工件载体上。

在主生产线的结合工位以及在整饰和装配中需要精确定位车身或车身底板，以便使工业机器人处于在可重复的准确的操作过程中自动实施加工操作的范围的状态下。为此，需要技术方案，以便将位于工件载体上的车身放置到精确定义的位置上。

在自动化的车身制造中的主生产线的生产技术中已建立两种技术方案用于精确定位车身或车身底板(下文中仅称为部件)。

在用于定位部件的第一种已知的解决方案中，在每个工位中均有位置固定的机械技术，该机械技术通常由啮合进部件的销接纳部的销结合夹紧技术组成。该部件在此方案中在工件载体上经由特别的传送技术(辊道上的滑车)从一个工位被传送到另一个工位。若工件载体位于结合工位，则通过传送技术将工件载体大致定位(+/-5㎜)并将部件下降到被精确配合的销接纳部接纳的销上。通过重力和夹紧技术连同使销接纳部与部件的销的配合来实现精确定位。

精确定位完成之后，接合操作的执行借助可精确重复的机器人按照绝对编程实施。在结合工位中完成机器人作业后，部件被销向上抬起并进一步传送到下一个工位。

这种机械的解决方案例如在DE 10 2008 020 077 A1中的图5和图6中进行了描述。在该文献中还提到设置一种激光探测器，借助该激光探测器可以识别在传送方向(x方向)上的位置，以便通过控制驱动器在x方向上精确定位部件，用于通过机器人进行进一步加工。但是对三维定位而言，在图5和图6中又公开了一种已知的解决方案用于通过降低到销上来进行机械的定位。因此，总体而言，激光传感器用于使部件在传送方向上保持在适当的位置。

可替代地，在第二种已知的解决方案中销接纳部也被布置在工件载体中。此外，必须确保例如通过夹紧技术将部件精确且牢固地定位在工件载体上。于是，部件就间接地经由工件载体被精确地定位。

在每个工位中用于将部件或工件载体精确地定位的机械技术有以下不足之处。