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Die vorliegende Erfindung betrifft einen programmgesteuerten Manipulator und ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffenstern, Kunststoffrahmen o dgl., bei dem ein solcher Manipulator eingesetzt wird. Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Herstellung von Kunststoffenstern, Kunststoffrahmen o. dgl., aus, das aus folgenden Schritten besteht : - Herstellen von Profilabschnitten ; - Zusammenfügen und Verschweissen der Profilabschnitte ; - Nachbearbeiten der Schweissnähte ; - Durchführen der Endbearbeitung.
Kunststoffenster samt den zugehörigen Rahmen und ähnliche Bauteile, wie etwa Türen, werden im allgemeinen hergestellt, indem das Ausgangsmaterial, zumeist PVC. zu entsprechenden Profilen extrudiert wird. Diese Profile werden zu Profilabschnitten zurechtgeschnitten, indem beispielsweise an den Ecken eines rechteckigen Fensters Gehrungsschnitte unter einem Winkel von 45. durchgeführt werden. Gegebenenfalls werden Verstärkungseisen in die Profile eingeführt und im Anschluss daran angeschraubt. Die so vorbereiteten Profilabschnitte werden in einem Zwischenlager abgelegt, um für die Weiterverarbeitung zur Verfügung zu stehen. Gegebenenfalls können sie auch direkt in die Schweissmaschine eingelegt werden.
Aus dem Zwischenlager werden die Profilabschnitte entnommen und in eine Schweissmaschine eingelegt.
Bei mittleren und grösseren Anlagen werden dabei zunehmend Vierkopfschweissmaschinen eingesetzt, bei denen alle vier Ecken eines Fensters gleichzeitig geschweisst werden. Nach dem Schweissen erfolgt die Nachbearbeitung der Schweissnähte, um die überstehenden Schweissraupe zu entfernen, sowie die Endbearbeitung zur Fertigstellung des Fensters. Als Endbearbeitung wird beispielsweise das Verglasen und Verklotzen, die Montage der Flügel und Rahmen und die Montage der Beschläge verstanden.
Der in der Folge verwendete Begriff "Fenster" soll sich allgemein auf Fensterflügel, Rahmen und Türen beziehen, unabhängig vom jeweiligen Fertigungszustand.
In einer typischen Fertigung werden dabei neben der Schweissmaschine folgende Spezialmaschinen eingesetzt, um die erforderlichen Arbeitsvorgänge durchzuführen : - Kopierfräse : Anfertigung der Langlöcher der Ausfräsung für die Olive ; - Wasserschlitzfräsmaschine : Fräsen der Wasserschlitze und der Entlüftungsbohrungen ; - Ausklinkfräse : Fräsen der Freistellungen für Verbundflügel ; - Kämpferfräse : Fräsen von Kämpfer und Sprossensteg an beiden Enden ; - Schraubautomat :
Verschrauben der Verstärkungseisen mit dem PVC-Profil ; - Kämpferbohrvorrichtung : Bohren der erforderlichen Bohrungen zum Kämpfer-und Sprossenver- schrauben 10 die versteiften Profile ; - Eckenputzer : Abfräsen oder Abstechen der Schweissnähte der Aussenecken und der Innenecken von
Rahmen und Flügel ; - Schlosskastenfräser : Anfertigung der Ausfräsungen für das Paneeldrehband ; - Glasleistensäge : Zuschneiden der Glasleisten ; - Verglasungsvorrichtung.
Weiters sind an entsprechenden Arbeitsstellen folgende Arbeitsvorgänge durchzuführen, die zumeist nicht automatisiert sind : - Einlegen der Verstärkungseisen ; - Dichtungen einziehen ;
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- Verklotzen ; - Montage von Flügel und Rahmen ; - Verglasen.
Ein solches Verfahren ist in jeder Hinsicht sehr aufwendig. Dies gilt einerseits für die erforderlichen Investitionen, da eine Vielzahl von Spezialmaschinen anzuschaffen ist. Andererseits ist auch der Platzbedarf für eine solche Fertigung sehr gross. Weiters ist eine optimale Steuerung des Produktionsablaufs schwierig, da die einzelnen Maschinen unterschiedliche Taktzeiten aufweisen können, die teilweise von den Dimensionen der jeweils hergestellten Fenster abhängen. Trotz weitgehender Automatisierung ist für eine Produktionsstrasse eine Reihe von Arbeitern pro Schicht erforderlich, die neben der Überwachung des Produktionsprozesses einerseits die erforderlichen Umrüstarbeiten durchführen und andererseits die nicht automatiserten Tätigkeiten ausführen.
In der Vergangenheit hat sich die Produktionsgeschwindigkeit der Extruder samt der anschliessenden Profilierungswerkzeuge kontinuierlich gesteigert, so dass die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der obigen Maschinen, die die Bearbeitungsvorgänge durchführen, ebenfalls angestiegen sind. Es wurde versucht, dem Rechnung zu tragen, indem die Spezialisierung der einzelnen Maschinen erhöht worden ist,
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wodurch der Durchsatz optimiert werden konnte. Dies hat jedoch zu einer hohen Komplexität der Fertigung geführt, die den oben beschriebenen hohen Aufwand bedingt.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens ist darin zu sehen, dass durch die grosse Komplexität die Flexibilität sehr gering ist. Dies betrifft einerseits die Anpassung an neue oder nicht vorgesehene Profiltypen oder Fenstertypen und andererseits die Änderung der Kapazität der Gesamtanlage.
Aus der DE-A 41 30 085 ist ein Arbeitstisch zur Bearbeitung von Rahmen oder Fensterflügeln bekannt, der die Durchführung einer Reihe unterschiedlicher Arbeitsvorgänge ermöglicht. Auf diese Weise ist es möglich, eine Reihe von Transportvorgängen zu vermeiden. Da jedoch die Bearbeitungsvorgänge händisch durchgeführt werden oder händisch gesteuert werden, ist der durch diese bekannte Vorrichtung erzielbare Durchsatz für den grosstechnischen Einsatz zu gering.
Weiters sind aus der DE-A 41 15 266, aus der DE-A 41 27 054 und aus der DE-A 40 24 861 Verfahren und Vorrichtungen zum Nachbearbeiten der Schweissnähte bekannt, die darauf ausgerichtet sind, den Durchsatz zu steigern. Die oben beschriebenen Nachteile treten jedoch auch hier auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei der die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden können. Es soll insbesonders eine grösstmögliche Flexibilität in Hinblick auf die verwendbaren Profile, auf die herstellbaren Fenstertypen und auf die Kapazität der Gesamtanlage erreicht werden. Dabei soll der Aufwand für die erforderlichen Maschinen möglichst gering gehalten werden, wobei auch auf einen möglichst geringen Platzbedarf Rücksicht genommen werden soll.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Nachbearbeiten der Schweissnähte und die Endbearbeitung im wesentlichen von einem oder mehreren Industrierobotern durchgeführt wird, die dazu vorgesehen sind, jeweils mehrere unterschiedliche Arbeitsvorgänge durchzuführen.
Als Industrieroboter im Sinne der Erfindung werden programmgesteuerte Manipulatoren verstanden, die weitgehend frei programmierbar sind und die eine Vielzahl unterschiedlicher Verrichtungen durchführen können. Solche Industrieroboter besitzen zumeist einen Arm, der sechs oder mehr Freiheitsgrade aufweist und der einerseits eine Greiffunktion hat und andererseits mit unterschiedlichen Werkzeugen Arbeitsvorgänge durchführen kann, wie etwa Bohren, Fräsen, Lackieren, Kleben, Schleifen oder dgl.
Bei den verwendeten Industrierobotern kann es sich um stehend oder hängend angeordnete Einarmroboter handeln, die im allgemeinen sechs Freiheitsgrade aufweisen. Diese sind In verschiedenen Grössen erhältlich, die sich durch Reichweite und Handhabungskapazität unterscheiden. Grundsätzlich sind auch Portalroboter einsetzbar, aufgrund der relativ geringen Massen, die zu bewegen sind, wird es zumeist jedoch nicht notwendig sein, solche Roboter einzusetzen.
Ein typischer Industrieroboter, der für die Fensterfertigung geeignet ist, besitzt eine Handhabungskapazität von 5 bis 10 kg, eine Reichweite von etwa 1, 5 bis 3 m, eine Wiederholgenauigkeit von 0, 2 mm und eine Positionierungsgeschwindigkeit von etwa 100. Is. Diese Werte sind jedoch je nach Anwendungsbereich und Anforderungen anpassbar.
Wesentlich an der Erfindung ist, dass nicht etwa nur für einen bestimmten Manipulations- oder Bearbeitungsvorgang ein Industrieroboter eingesetzt wird, wie etwa für das Einlegen der Profilabschnitte in die Schweissmaschine, sondern dass der Einsatz der Industrieroboter weitgehend ist und eine Vielzahl von Arbeitsvorgängen betrifft. Darüber hinaus ist wesentlich, dass die Industrieroboter jeweils für mehrere unterschiedliche Arbeitsvorgänge einsetzbar sind.
Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass der Weg zu einer weiteren Optimierung der Fensterfertigung im Hinblick auf Leistungsfähigkeit und Kostenreduktion nicht in einer weiteren Entwicklung und Spezialisierung der einzelnen Bearbeitungsmaschinen liegt. In gegenteiliger Weise bringt vielmehr der Einsatz von Maschinen, die von ihrem Aufbau her relativ unspezifisch sind. die aber dafür vielseitig einsetzbar sind, wie dies eben für Industrieroboter der Fall ist, grosse Vorteile.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung werden auch die Transportvorgänge zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen von Industrierobotem durchgeführt, die zumindest teilweise auch Bearbeitungsvorgänge durchführen. Dies bedeutet, dass etwa ein Industrieroboter, der zur Bearbeitung der Schweissnähte vorgesehen ist, das Fenster selbst aus der Schweissmaschine entnimmt. Auf diese Welse kann pro Schicht mindestens ein Arbeitsplatz eingespart werden.
Es ist vorteilhaft, wenn mehrere Industrieroboter eingesetzt werden und wenn diese Industrieroboter vom gleichen Typ sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass einerseits der Durchsatz relativ hoch sein kann, dass aber andererseits eine gewisse Redundanz in dem System erreicht wird, die es ermöglicht, dass auch im Fall von Störungen ein Betrieb möglich ist, wenn auch unter Umständen mit verringerter Durchsatzrate.
Auch ist durch eine solche Massnahme eine Kapazitätserweiterung in sehr einfacher Weise und mit relativ geringem Aufwand möglich.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass in bestimmte Profilabschnitte vor dem Verschweissen Versteifungseisen eingelegt und verschraubt werden und dass dieser Vorgang von
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einem Industrieroboter durchgeführt wird. Dies ermöglicht eine weitere Verringerung des Einsatzes von Bedienungspersonal.
Eine besondere Flexibilität, was die Verwendung unterschiedlicher Profiltypen betrifft, wird dadurch erreicht, dass die Bearbeitung der Schweissnähte von einem Industrieroboter durchgeführt wird, wobei ein einzelner Industrieroboter sämtliche Arbeitsvorgänge im Bereich einer Schweissnaht, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Werkzeugen, ausführt. Es kann dabei ein einzelner Industrieroboter alle vier Ecken eines Fensters nacheinander bearbeiten, oder es können auch zwei oder vier gleichartige Industrieroboter vorgesehen sein, die gleichzeitig an unterschiedlichen Ecken arbeiten. Besonders vorteilhaft wirkt sich dabei die Flexibilität der Industrieroboter aus, da es beim Eckenputzen allgemein ein Problem ist, mehrere Ecken gleichzeitig zu putzen, wenn das Fenster eine gewisse Mindestgrösse unterschreitet.
Wenn also ein bekannte Eckenputzautomat eingesetzt wird, der dazu ausgebildet ist, mehrere Ecken gleichzeitig zu bearbeiten, so sind dadurch die bearbeitbaren Dimensionen limitiert. Kleinere Fenster müssen daher ausserhalb der Standardfertigung behandelt werden, was sehr aufwendig ist. Bei der obigen Ausführung jedoch können die Arbeitsvorgänge der Industrieroboter so abgestimmt werden, dass keine Kollision zwischen den einzelnen Geräten auftritt. Im schlechtesten Fall ist eine geringfügig längere Bearbeitungszeit erforderlich, wenn einzelne Vorgänge nacheinander durchgeführt werden müssen.
In besonders vorteilhafter Weise ist ein Industrieroboter zur Bearbeitung der Schweissnähte dazu ausgebildet, ein Werkzeug entlang eines Weges zu führen, der sich aus Strecken, die unterschiedliche Winkel zueinander einschliessen, und gegebenenfalls aus gekrümmten Abschnitten zusammensetzt. Auf dies Weise können komplizierte Profile bearbeitet werden, die bisher einer zufriedenstellenden maschinellen Bearbeitung nicht zugänglich waren. Insbesonders Ist eine Bearbeitung von geschwungenen Konturen auf diese Weise möglich.
Eine besonders wirtschaftliche Lösung kann dadurch erreicht werden, dass das Fenster zur Durchführung der Bearbeitung der Schweissnähte auf einem Drehtisch aufgespannt ist, der jeweils eine Ecke des Fensters in den Arbeitsbereich des für diese Bearbeitung vorgesehenen Industrieroboters bringt. In einer Aufspannung können die erforderlichen Arbeitsvorgänge durchgeführt werden.
Die erforderlichen Transportvorgänge können dadurch minimiert werden, dass die Bearbeitung der Schweissnähte, sowie weitere Bearbeitungsvorgänge, wie etwa das Bohren von Oliven, Kopierfräsarbeiten oder das Fräsen von Entwässerungsschlitzen, in einer Aufspannung durchgeführt werden.
In einer besonders begünstigten Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Einlegen der Profilabschnitte in die Schweissmaschine, das Entnehmen der verschweissten Fenster aus der Schweissmaschine und Umrüstarbeiten an der Schweissmaschine von einem oder mehreren Industrierobotern durchgeführt wird. Der besondere Vorteil liegt dabei in der Tatsache, dass die eingesetzten Industrieroboter in der Lage sind, die Umrüstung der Schweissmaschine weitgehend selbsttätig durchzuführen. So können etwa die Schweissbeilagen oder die Teflonfolien automatisch gewechselt werden.
Eine besondere Flexibilität bei der Produktionsplanung wird dadurch erreicht, dass das Einlegen der Profilabschnitte in die Schweissmaschine durch einen Industrieroboter erfolgt, der Zugriff auf ein Zwischenlager von Profilabschnitten mit wahlfreiem Zugriff hat. Somit ist die Reihenfolge der Verarbeitung der Profilabschnitte in weiten Grenzen unabhängig von der Herstellung der Profile und dem Zuschnitt zu Profilabschnitten. Daher können die einzelnen Teilbereiche unabhängig voneinander optimiert werden.
In gleicher Weise wirkt es sich aus, wenn das Entnehmen der verschweissten Fenster aus der Schweissmaschine durch einen Industrieroboter erfolgt, der Zugriff auf ein Zwischenlager von Fenstern mit wahlfreiem Zugriff hat.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Industrieroboter entlang einer Fördervorrichtung angeordnet sind, um an den auf der Fördervorrichtung geförderten Fenstern Bearbeitungsvorgänge durchzuführen, wobei gegebenenfalls Fenster der Fördervorrichtung entnommen werden und auf benachbarten Bearbeitungsstationen bearbeitet werden. Ein solche Ausführung wird für besonders leistungsfähige Produktionsanlagen die erste Wahl sein.
Für Anlagen mit geringerer Dursatzmenge ist es besonders vorteilhaft, wenn ein einzelner Industrieroboter vorgesehen ist, in dessen Arbeitsbereich die Schweissmaschine und andere Bearbeitungsstationen angeordnet sind, und dass dieser Industrieroboter alle erforderlichen Arbeitsvorgänge ab der Entnahme der Fenster aus der Schweissmaschine durchführt.
Es hat sich im Zusammenhang mit dem Einsatz von Industrierobotern als besonders günstig herausgestellt, wenn die unbearbeiteten Profilabschnitte, gegebenenfalls nach Anbringen einer Verstärkung, ver- schweisst werden und dass alle Bearbeitungsvorgänge am verschweissten Werkstück durchgeführt werden. Dies betrifft beispielsweise das Bohren der Oliven und der Entwässerungslöcher, die bei dieser Ausführungsvariante am fertigen Flügel oder Rahmen durchgeführt werden. Auf diese Weise kommen die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens besonders zum Tragen.
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Weiters betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung von Vorrichtungen zur Herstellung von Kunststoffenstern, Kunststoffrahmen o. dgl., bestehend aus : - einer Vorrichtung zur Herstellung von Profilabschnitten ; - einer Schweissmaschine zum Verschweissen der Profilabschnitte ; - Bearbeitungsstationen zur Durchführung von Bearbeitungsvorgängen an den Fenstern.
Die Anordnung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass weiters mindestens ein Industrieroboter zur Durchführung der Bearbeitungsvorgänge vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist ein einzelner Industrieroboter vorgesehen, in dessen Arbeitsbereich die Schweissmaschine und andere Bearbeitungsstationen angeordnet sind, wobei dieser Industrieroboter dazu ausgebildet ist. alle erforderlichen Arbeitsvorgänge ab der Entnahme der Fenster aus der Schweissmaschine durchzuführen.
In der Folge wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen schematisch :
Fig. 1 ein Ablaufschema einer herkömmlichen Fensterfertigung ;
Fig. 2 einen Industrieroboter, der Profilabschnitte in eine Schweissmaschine einlegt, den geschweissten
Rahmen aus ihr entnimmt und Bearbeitungsvorgänge durchführt ;
Fig. 3 eine erfindungsgemässe Anordnung ;
Fig. 4,5 und 6 weitere Ausführungsvarianten von erfindungsgemässen Anordnungen.
In der Fig. 1 ist der Arbeitsablauf einer herkömmlichen Fensterfertigung dargestellt. Jedem rechteckigen Kästchen entspricht dabei mindestens ein Bearbeitungsvorgang. In einzelnen Kästchen sind sogar mehrere Arbeitsvorgänge zusammengefasst, die zum Teil von mehreren unterschiedlichen Spezialmaschinen durchgeführt werden. Daraus ist ersichtlich, dass die Fensterfertigung ein komplexer Vorgang ist, bei dem eine Vielzahl von einzelnen Arbeitsschritten durchzuführen ist.
Bei der Ausführungsvariante von Fig. 2 werden die auf Gehrung geschnittenen und verstärkten Profilabschnitte 2 auf einem Förderband 1 in den Arbeitsbereich eines Industrieroboters 3 gefördert. Die Abschnitte 2 werden von dem einem nicht dargestellten Greifer, der am Arm 4 des Industrieroboters 3 angebracht ist, ergriffen und in eine Vierkopfschweissmaschine 6 eingelegt und in bekannter Weise verspannt. Der fertig verschweisste Rahmen 7 wird von dem Industrieroboter 3 auf einen Arbeitstisch 8 gelegt, auf dem folgende Stellen des Rahmens 7 bearbeitet werden : Bei 9 werden die Ecken geputzt, d. h. es wird die Schweissnaht bearbeitet.
Bei 10 werden die Oliven gebohrt ; bei 11 werden Kopterfräsarbeiten durchgeführt, bel 12 werden die Entwässerungsschlitze gefräst ; bei 13 werden Montagebohrungen durchgeführt, bei 14 werden Beschlägebohrungen durchgeführt und weiters werden bei 15 Dichtungen eingezogen.
In der Werkzeughalterung 5 am Arm 4 des Roboters 3 werden dazu die jeweils erforderlichen Werkzeuge eingespannt. Dies kann der Roboter 3 selbsttätig ausführen. Falls es erforderlich ist, wird der Rahmen 7 vom Roboter 3 einmal gewendet, um auch die andere Seite entsprechend bearbeiten zu können. Diese Bearbeitungsvorgänge werden durchgeführt, während in der Schweissmaschine der nächste Rahmen 7 hergestellt wird.
Nach Vollendung der obigen Arbeitsvorgänge wird der so bearbeitete Rahmen 7 auf einen weiteren Arbeitstisch 16 gelegt, der einem weiteren Industrieroboter 17 zugeordnet ist. Nunmehr werden bel 18 Beschläge montiert ; dann erfolgt die Montage von Flügel und Rahmen ; bei 19 wird der Kämpfer montiert und bei 20 erfolgt das Verglasen und Verklotzen.
Die fertiggestellten Fenster 22 werden auf einem Förderband 21 abtransportiert.
Die Fig. 3 zeig schematisch in einer Draufsicht eine weitere Variante der erfindungsgemässen Anordnung. Nach einem Extruder 30 ist ein Kalibriertisch 31 angeordnet, an den sich eine Raupenabzug 32 und eine Gehrungssäge 33 anschliessen. Die Profilabschnitte 2 werden in einem Pufferspeicher 34 zwischengelagert. Ein erster Industrieroboter 35 entnimmt die Profilabschnitte 2 aus dem Pufferspeicher 34, legt das Versteifungseisen 36 ein und befestigt es und legt den Profilabschnitt 2 in die SchweiBmaschine 6 ein.
Weiters erfolgt die Bedienung der Schweissmaschine 6. wie etwa der Wechsel der Schweissbeilagen durch den Roboter 35. Die fertig verschweissten Flügel oder Rahmen 7 werden vom Roboter 35 in einen weiteren Pufferspeicher 37 abgelegt. Ein zweiter Industrieroboter 38 ergreift einen Rahmen 7 und legt ihn auf einen Drehtisch 39 zur Bearbeitung der Schweissnähte. Ein Werkzeugmagazin 43 enthält alle für die Bearbeitung notwendigen Werkzeuge. Im Anschluss daran wird der Rahmen 7 in einen weiteren Pufferspeicher 41 abgelegt, in dem durch einen Roboter 42 Bohr- und Fräsarbeiten durchgeführt werden. Ein Werkzeugmagazin 43 ist diesem Arbeitsplatz zugeordnet. An einem Förderband 44 ist ein Montage-Roboter 45 angeordnet, der Zugriff auf diverse Magazine 46 hat, die Beschläge, Dichtungen etc. enthalten.
Dieser Roboter 45 kann mit einer optischen Erkennungsvorrichtung ausgestattet sein, um auch ungeordnet in einer Kiste vorliegende Teile erfassen zu können. Die fertigen Fenster 22 werden in der Folge abtransportiert.
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Bei der Ausführungsvariante von Fig. 4, die für besonders leistungsfähige Anlagen konzipiert ist, ist ein erster Industrieroboter 50 dazu vorgesehen, die Versteifungseisen 36 in die Profilabschnitte 2 einzuführen. ein zweiter Roboter 51 verschraubt die Verstärkungseisen 36 mit den Profilabschnitten 2. Ein weiterer Roboter 52 bedient zwei Schweissmaschinen 6 und legt die verschweissten Rahmen auf ein Förderband 53. Zwei Roboter 54 und 55 bearbeiten gleichzeitig die Schweissnähte in zwei gegenüberliegenden Ecken des Rahmens 7. Zwei weitere Roboter 56 und 57 führen die übrigen Bearbeitungsvorgänge durch. Werkzeugmagazine 43 und Magazine 46 für Montageteile sind wie bei der vorigen Ausführungsvariante vorgesehen.
Die Ausführungsvariante von Fig. 5 ist für Anlagen kleinerer Kapazität gedacht, wobei es auf besonders niedrige Investitionskosten und auf geringen Platzbedarf besonders ankommt. Ein zentral angeordneter Industrieroboter 60 hat Zugriff auf die Profilabschnitte 2, die Verstärkungseisen 36, die Schweissmaschine 6, auf einen Drehtisch 39 und auf Magazine 43 und 46. Es werden dabei sämtliche Manipulations-Und Arbeitsvorgänge von dem einen Roboter 60 durchgeführt.
Die Ausführungsvariante von Fig. 6 entspricht Im wesentlichen der von Fig. 4, wobei folgende Unterschiede bestehen : Die Industrieroboter 50 und 51 arbeiten parallel zueinander und schieben jeweils die Verstärkungseisen ein und verschrauben sie. Der Roboter 52 legt die verschweissten Fensterflügel 7a auf ein Förderband 53a für die Flügelfertigung, und er legt die verschweissten Rahmen 7b auf eine Förderband 53b für die Rahmenfertigung, das parallel zum Förderband 53a ist. Die Roboter 54 und 56 bearbeiten die Flügel 7a, während die Roboter 55 und 57 die Rahmen 7b bearbeiten. Ein Roboter 61 baut Flügel 7a und Rahmen 7b zusammen palletiert die Fenster und stellt die für den Versand geeigneten Pakete 62 zusammen.
Die Erfindung ermöglicht es, ein weites Leistungsspektrum bei der Fensterherstellung abzudecken.
Durch den modularen Aufbau, der in einfacher Weise erreichbar ist, ist eine Erweiterung bestehender Anlagen in besonders günstiger Weise möglich. Der Raumbedarf kann dabei äusserst gering gehalten werden.
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The present invention relates to a program-controlled manipulator and a method for producing plastic windows, plastic frames or the like, in which such a manipulator is used. The invention is based on a method for producing plastic windows, plastic frames or the like, which consists of the following steps: - producing profile sections; - joining and welding the profile sections; - reworking of the weld seams; - Perform the finishing.
Plastic windows together with the associated frames and similar components, such as doors, are generally manufactured using the starting material, mostly PVC. is extruded into corresponding profiles. These profiles are cut into profile sections, for example by making miter cuts at an angle of 45 ° at the corners of a rectangular window. If necessary, reinforcing irons are inserted into the profiles and then screwed on. The profile sections prepared in this way are stored in an interim storage facility in order to be available for further processing. If necessary, they can also be inserted directly into the welding machine.
The profile sections are removed from the interim storage facility and placed in a welding machine.
Four-head welding machines, in which all four corners of a window are welded at the same time, are increasingly being used in medium-sized and larger systems. After welding, the welding seams are reworked to remove the protruding weld bead, as well as the finishing to complete the window. Finishing is understood to mean, for example, glazing and padding, the assembly of the sash and frame and the assembly of the fittings.
The term "window" used in the following is intended to refer generally to window sashes, frames and doors, regardless of the respective state of manufacture.
In a typical production, the following special machines are used in addition to the welding machine in order to carry out the necessary work processes: - Copy milling machine: making the elongated holes for the olive; - Water slot milling machine: milling the water slots and the vent holes; - Notching cutter: milling of the clearances for composite sashes; - Fighter milling machine: milling the fighter and crossbar at both ends; - automatic screwdriver:
Screwing the reinforcing iron to the PVC profile; - Fighter drilling device: drilling the necessary holes for bolting the fighter and rung 10 the stiffened profiles; - Corner cleaner: milling or parting the weld seams of the outside corners and the inside corners of
Frame and sash; - Lock case milling cutter: production of the millings for the panel lathe; - glazing bead saw: cutting the glazing beads; - glazing device.
In addition, the following operations, which are usually not automated, must be carried out at appropriate workplaces: - inserting the reinforcing bars; - pull in seals;
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- block; - assembly of sash and frame; - glazing.
Such a process is very complex in every respect. On the one hand, this applies to the necessary investments, since a large number of special machines must be purchased. On the other hand, the space required for such production is also very large. Furthermore, optimal control of the production process is difficult because the individual machines can have different cycle times, which depend in part on the dimensions of the windows produced. Despite extensive automation, a number of workers per shift are required for a production line, who not only monitor the production process but also carry out the necessary retrofitting work and also perform the non-automated activities.
In the past, the production speed of the extruders and the subsequent profiling tools has increased continuously, so that the requirements for the performance of the above machines that carry out the machining operations have also increased. An attempt was made to take this into account by increasing the specialization of the individual machines,
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whereby the throughput could be optimized. However, this has led to a high level of manufacturing complexity, which requires the high outlay described above.
Another disadvantage of the known method is that the flexibility is very low due to the great complexity. On the one hand, this affects the adaptation to new or unintended profile types or window types, and on the other hand, the change in the capacity of the overall system.
From DE-A 41 30 085 a work table for processing frames or window sashes is known which enables a number of different work processes to be carried out. In this way it is possible to avoid a number of transport operations. However, since the machining operations are carried out manually or are controlled manually, the throughput that can be achieved by this known device is too low for large-scale use.
Furthermore, from DE-A 41 15 266, from DE-A 41 27 054 and from DE-A 40 24 861 methods and devices for reworking the weld seams are known, which are designed to increase the throughput. However, the disadvantages described above also occur here.
The object of the present invention is to provide a method in which the disadvantages described above can be avoided. In particular, the greatest possible flexibility should be achieved with regard to the profiles that can be used, the types of windows that can be produced and the capacity of the overall system. The effort for the necessary machines should be kept as low as possible, while taking into account the smallest possible space requirement.
According to the invention, these objects are achieved in that the reworking of the weld seams and the finishing are essentially carried out by one or more industrial robots, which are intended to carry out several different work processes in each case.
In the context of the invention, industrial robots are understood to be program-controlled manipulators which are largely freely programmable and which can carry out a large number of different operations. Such industrial robots usually have an arm which has six or more degrees of freedom and which on the one hand has a gripping function and on the other hand can carry out operations with different tools, such as drilling, milling, painting, gluing, grinding or the like.
The industrial robots used can be single-arm robots arranged standing or hanging, which generally have six degrees of freedom. These are available in various sizes, which differ in terms of range and handling capacity. In principle, portal robots can also be used, but because of the relatively small masses that have to be moved, it will usually not be necessary to use such robots.
A typical industrial robot that is suitable for window production has a handling capacity of 5 to 10 kg, a range of approximately 1.5 to 3 m, a repeatability of 0.2 mm and a positioning speed of approximately 100 Is. These values are but adaptable depending on the application and requirements.
It is essential to the invention that an industrial robot is not only used for a specific manipulation or machining process, such as for inserting the profile sections into the welding machine, but that the use of the industrial robot is extensive and relates to a large number of work processes. It is also essential that the industrial robots can be used for several different work processes.
It has surprisingly been shown that the way to further optimize window production in terms of performance and cost reduction is not to further develop and specialize the individual processing machines. On the contrary, the use of machines that are relatively unspecific in terms of their structure rather brings. but which are versatile, as is the case for industrial robots, have great advantages.
In a particularly advantageous embodiment variant of the invention, the transport operations between the individual processing stations are also carried out by industrial robots, which at least partially also carry out processing operations. This means that an industrial robot, for example, which is provided for processing the weld seams, removes the window itself from the welding machine. At least one workplace can be saved per shift on these catfish.
It is advantageous if several industrial robots are used and if these industrial robots are of the same type. In this way it is achieved that on the one hand the throughput can be relatively high, but on the other hand a certain redundancy is achieved in the system which enables operation to be possible even in the event of faults, albeit under certain circumstances with a reduced throughput rate.
Such a measure also makes it possible to expand capacity in a very simple manner and with relatively little effort.
In a further embodiment variant of the invention it is provided that stiffening irons are inserted and screwed into certain profile sections before welding and that this process is carried out by
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an industrial robot. This enables a further reduction in the use of operating personnel.
A particular flexibility with regard to the use of different profile types is achieved in that the processing of the weld seams is carried out by an industrial robot, with a single industrial robot carrying out all work processes in the area of a weld seam, possibly with different tools. A single industrial robot can process all four corners of a window one after the other, or two or four identical industrial robots can also be provided, which work simultaneously on different corners. The flexibility of the industrial robots has a particularly advantageous effect, since when cleaning corners it is generally a problem to clean several corners at the same time if the window falls below a certain minimum size.
Thus, if a known corner cleaning machine is used, which is designed to process several corners at the same time, the dimensions that can be processed are limited. Smaller windows therefore have to be treated outside of standard production, which is very complex. In the above embodiment, however, the work processes of the industrial robots can be coordinated so that there is no collision between the individual devices. In the worst case, a slightly longer processing time is required if individual operations have to be carried out one after the other.
In a particularly advantageous manner, an industrial robot for processing the weld seams is designed to guide a tool along a path which is composed of lines which include different angles to one another and, if appropriate, of curved sections. In this way, complicated profiles can be machined that were previously not accessible to satisfactory machining. In particular, it is possible to machine curved contours in this way.
A particularly economical solution can be achieved in that the window for carrying out the processing of the weld seams is clamped on a turntable, which in each case brings a corner of the window into the working area of the industrial robot provided for this processing. The required work processes can be carried out in one clamping.
The necessary transport operations can be minimized by performing the machining of the weld seams as well as further processing operations, such as drilling olives, copy milling work or milling drainage slots, in one setting.
In a particularly advantageous embodiment variant of the method according to the invention, it is provided that the insertion of the profile sections into the welding machine, the removal of the welded windows from the welding machine and conversion work on the welding machine is carried out by one or more industrial robots. The particular advantage lies in the fact that the industrial robots used are able to carry out the conversion of the welding machine largely independently. For example, the welding inserts or the Teflon foils can be changed automatically.
A particular flexibility in production planning is achieved in that the profile sections are inserted into the welding machine by an industrial robot that has access to an intermediate storage of profile sections with optional access. The sequence of processing the profile sections is therefore largely independent of the manufacture of the profiles and the cutting to profile sections. The individual sub-areas can therefore be optimized independently of one another.
It has the same effect if the welded windows are removed from the welding machine by an industrial robot that has access to an intermediate store of windows with optional access.
In a further embodiment variant of the invention, it is provided that a plurality of industrial robots are arranged along a conveyor device in order to carry out processing operations on the windows conveyed on the conveyor device, wherein windows are optionally removed from the conveyor device and processed on adjacent processing stations. Such a design will be the first choice for particularly efficient production systems.
For systems with a low throughput, it is particularly advantageous if a single industrial robot is provided, in the working area of which the welding machine and other processing stations are arranged, and that this industrial robot carries out all the necessary work processes from the removal of the windows from the welding machine.
In connection with the use of industrial robots, it has turned out to be particularly favorable if the unprocessed profile sections are welded, if necessary after attaching a reinforcement, and that all machining operations are carried out on the welded workpiece. This applies, for example, to drilling the olives and drainage holes, which are carried out on the finished sash or frame in this embodiment variant. In this way, the advantages of the method according to the invention are particularly evident.
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Furthermore, the present invention relates to an arrangement of devices for producing plastic windows, plastic frames or the like, consisting of: - a device for producing profile sections; - a welding machine for welding the profile sections; - Processing stations for performing processing operations on the windows.
According to the invention, the arrangement is characterized in that at least one industrial robot is also provided for carrying out the machining operations.
A single industrial robot is preferably provided, in the working area of which the welding machine and other processing stations are arranged, this industrial robot being designed for this purpose. carry out all necessary work processes from the removal of the windows from the welding machine.
The invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiments illustrated in the figures. The figures show schematically:
1 shows a flow diagram of a conventional window production;
Fig. 2 shows an industrial robot, the profile sections in a welding machine, the welded
Removes frames from it and carries out processing operations;
3 shows an arrangement according to the invention;
4,5 and 6 further embodiment variants of arrangements according to the invention.
In Fig. 1 the workflow of a conventional window production is shown. At least one processing operation corresponds to each rectangular box. In individual boxes, several work processes are even summarized, some of which are carried out by several different special machines. It can be seen from this that window production is a complex process in which a large number of individual work steps have to be carried out.
2, the miter-cut and reinforced profile sections 2 are conveyed on a conveyor belt 1 into the working area of an industrial robot 3. The sections 2 are gripped by a gripper, not shown, which is attached to the arm 4 of the industrial robot 3, and inserted into a four-head welding machine 6 and braced in a known manner. The finished welded frame 7 is placed by the industrial robot 3 on a work table 8, on which the following points of the frame 7 are processed: At 9, the corners are cleaned, i. H. the weld seam is processed.
At 10 the olives are drilled; at 11 copter milling work is carried out, bel 12 the drainage slots are milled; mounting holes are drilled at 13, fitting holes are drilled at 14 and seals are also pulled in at 15.
For this purpose, the tools required in each case are clamped in the tool holder 5 on the arm 4 of the robot 3. The robot 3 can do this automatically. If necessary, the frame 7 is turned once by the robot 3 so that the other side can also be processed accordingly. These processing operations are carried out while the next frame 7 is being produced in the welding machine.
After completion of the above operations, the frame 7 thus processed is placed on another work table 16 which is associated with another industrial robot 17. Now 18 fittings are installed; then the sash and frame are assembled; at 19 the fighter is assembled and at 20 the glazing and blockage takes place.
The completed windows 22 are removed on a conveyor belt 21.
3 schematically shows a top view of a further variant of the arrangement according to the invention. After an extruder 30, a calibration table 31 is arranged, to which a caterpillar take-off 32 and a miter saw 33 are connected. The profile sections 2 are temporarily stored in a buffer memory 34. A first industrial robot 35 removes the profile sections 2 from the buffer store 34, inserts and stiffening the stiffening iron 36 and inserts the profile section 2 into the welding machine 6.
The welding machine 6 is also operated, such as the robot 35 replacing the welding inserts. The welded wings or frame 7 are stored by the robot 35 in a further buffer store 37. A second industrial robot 38 grips a frame 7 and places it on a turntable 39 for processing the weld seams. A tool magazine 43 contains all the tools required for machining. The frame 7 is then stored in a further buffer store 41, in which drilling and milling work is carried out by a robot 42. A tool magazine 43 is assigned to this work station. An assembly robot 45 is arranged on a conveyor belt 44 and has access to various magazines 46 which contain fittings, seals, etc.
This robot 45 can be equipped with an optical recognition device in order to be able to detect parts present in an unordered manner in a box. The finished windows 22 are subsequently removed.
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4, which is designed for particularly powerful systems, a first industrial robot 50 is provided for introducing the stiffening irons 36 into the profile sections 2. a second robot 51 screws the reinforcing irons 36 to the profile sections 2. Another robot 52 operates two welding machines 6 and places the welded frames on a conveyor belt 53. Two robots 54 and 55 simultaneously process the weld seams in two opposite corners of the frame 7. Two more Robots 56 and 57 perform the remaining machining operations. Tool magazines 43 and magazines 46 for assembly parts are provided as in the previous embodiment.
The embodiment variant of FIG. 5 is intended for systems of smaller capacity, with particularly low investment costs and small space requirements being particularly important. A centrally arranged industrial robot 60 has access to the profile sections 2, the reinforcing bars 36, the welding machine 6, a turntable 39 and magazines 43 and 46. All manipulation and work processes are carried out by the one robot 60.
6 corresponds essentially to that of FIG. 4, with the following differences: The industrial robots 50 and 51 work in parallel with one another and each push the reinforcing bars in and screw them together. The robot 52 places the welded window sash 7a on a conveyor belt 53a for sash manufacturing, and it places the welded frame 7b on a conveyor belt 53b for frame manufacturing that is parallel to the conveyor belt 53a. Robots 54 and 56 machine wings 7a, while robots 55 and 57 machine frames 7b. A robot 61 assembles sash 7a and frame 7b, palletizes the windows and assembles the packages 62 suitable for shipping.
The invention makes it possible to cover a wide range of services in window production.
The modular structure, which is easily accessible, enables existing systems to be expanded in a particularly economical manner. The space requirement can be kept extremely low.