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Die
Erfindung betrifft eine Fertigungseinrichtung zur Bearbeitung, insbesondere
zum Falzen, von unterschiedlich ausgebildeten Bauteilen.
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Die
DE 100 20 231 A1 beschreibt
bereits ein Kantenbearbeitungssystem zur Bearbeitung von unterschiedlich
ausgebildeten Werkstücken
an einer Kantenbearbeitungsstation. Das Kantenbearbeitungssystem
weist mehrere jeweils für
unterschiedliche Werkstücke
ausgelegte Kantenbearbeitungswerkzeuge auf, welche in einem Bereitstellungsbereich
angeordnet sind. Die bis zu einem Wechsel der Werkstückvariante
verwendeten Kantenbearbeitungswerkzeuge werden dann bei einem Variantenwechsel
gegen ein auf die neue Werkstückvariante angepasstes
Kantenbearbeitungswerkzeug ausgetauscht. Zur Aufnahme der Werkstücke ist
an der Kantenbearbeitungsstation eine Mehrzweck-Positionier-Haltebefestigung,
welche verschiedene Varianten von Werkstücken aufnehmen kann, vorgesehen.
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Aus
der
DE 197 56 651
C1 ist eine Vorrichtung zum Falzen von Blechen, insbesondere
Karosserieblechen, bekannt. Die Vorrichtung weist mehrere an einem
Drehkopf angeordnete Falzbackenwerkzeuge für unterschiedliche Falzvorgänge an einem Werkstück auf.
Zur Aufnahme des Werkstücks
sind ein Falzbett, sowie ein Niederhalter vorgesehen. Durch Drehen
des Drehkopfes wird das jeweilige, für den entsprechenden Falzvorgang
benötigte,
Falzbackenwerkzeug in Arbeitsstellung gebracht.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
verbesserte Fertigungseinrichtung zur Bearbeitung von unterschiedlich
ausgebildeten Bauteilen zur Verfügung
zu stellen. Hierbei soll insbesondere die Flexibilität der Fertigungseinrichtung
gesteigert und die Investitionskosten reduziert werden.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit einer Fertigungseinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs
1. Die Unteransprüche
betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also
eine Fertigungseinrichtung zur Bearbeitung, insbesondere zum Falzen,
von unterschiedlich ausgebildeten Bauteilen vorgesehen, mit einem
zumindest eine Bearbeitungsvorrichtung aufweisenden Arbeitsbereich
und einer in dem Arbeitsbereich angeordneten das zu bearbeitende
Bauteil aufnehmenden Aufnahmevorrichtung sowie weiteren auf die
jeweilige Geometrie und/oder Größe der unterschiedlichen
Bauteile abgestimmten und in zumindest einem Bereitstellungsbereich
angeordneten Aufnahmevorrichtungen, wobei die in dem Arbeitsbereich
angeordnete Aufnahmevorrichtung bei einem Wechsel der zu bearbeitenden Bauteilvariante
gegen eine andere in dem Bereitstellungsbereich angeordnete Aufnahmevorrichtung austauschbar
ist. Durch die Austauschbarkeit der Aufnahmevorrichtungen können unterschiedliche Bauteile,
welche beispielsweise hinsichtlich Größe und Geometrie voneinander
abweichen, in einer einzigen Fertigungseinrichtung nacheinander
in kurzer Sequenzbearbeitet werden. Hierdurch wird einerseits die
Flexibilität
der Fertigungseinrichtung erheblich verbessert und andererseits
ergibt sich eine optimale Auslastung der Bearbeitungsvorrichtung,
sowie der Peripheriegeräte.
Außerdem
ergeben sich wirtschaftliche Vorteile, insbesondere eine Reduzierung
der Investitionskosten, da nur noch eine einzige Fertigungseinrichtung
zur Bearbeitung von unterschiedlich ausgebildeten Bauteilen erforderlich
ist. Ein weiterer Vorteil ist eine Einsparung der erforderlichen Produktionsfläche, ein
hoher Grad an Standardisierung sowie eine Reduzierung der Produktionszeit,
da keine weiteren Veränderungen
im Arbeitsbereich vorgenommen werden müssen.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fertigungseinrichtung wird
auch dadurch erreicht, dass die Fertigungseinrichtung zwei Bereitstellungsbereiche
aufweist, welche dem Arbeitsbereich derart zugeordnet sind, dass
die beiden bei einem Wechsel der Bauteilvariante zu bewegenden Aufnahmevorrichtungen
eine im Wesentlichen lineare Bewegung ausführen. Hierdurch kann die Anzahl
der vorgehaltenen unterschiedlichen Aufnahmevorrichtungen gesteigert
und dadurch die Flexibilität der
Fertigungseinrichtung nochmals gesteigert werden. Durch das lineare
Verfahren der Aufnahmevorrichtungen und die entsprechende Anordnung
der Bereitstellungsbereiche wird der Verfahrweg der Aufnahmevorrichtungen
aus dem Arbeitsbereich in den Bereitstellungsbereich bzw. aus dem
Bereitstellungsbereich in den Arbeitsbereich und dadurch auch die für den Austausch
der Aufnahmevorrichtungen insgesamt benötigte Zeit reduziert.
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Dabei
erweist es sich als besonders zweckmäßig, wenn die bei einem Austausch
zu bewegenden Aufnahmevorrichtungen miteinander gekoppelt verfahrbar
sind. Durch die Kopplung der Verfahrbewegungen der beiden Aufnahmevorrichtungen
wird eine Kollision der zu bewegenden Aufnahmevorrichtungen untereinander
verhindert und gleichzeitig wird die für den Austausch der Aufnahmevorrichtungen insgesamt
benötigte
Zeit optimiert.
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Weiterhin
erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die Aufnahmevorrichtungen
auf einem Führungssystem
verschiebbar gelagert sind. Hierdurch wird eine definierte Bewegung
der Aufnahmevorrichtung während
der Bewegung aus dem Arbeitsbereich in den Bereitstellungsbereich
bzw. von dem Bereitstellungsbereich in den Arbeitsbereich gewährleistet
und eine Kollision der Aufnahmevorrichtungen mit der Bearbeitungsvorrichtung
oder anderen Vorrichtungen wirksam verhindert.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Fertigungseinrichtung ist vorgesehen,
dass die Bearbeitungsvorrichtung zumindest einen Roboter aufweist, an
welchem ein Werkzeug zur Bearbeitung des Bauteils lösbar fixiert
ist. Hierdurch wird die Flexibilität der Fertigungseinrichtung
weiter verbessert, da neben der Bearbeitung von unterschiedlichen
Bauteilen durch unterschiedliche Werkzeuge auch unterschiedliche
Bearbeitungen, wie beispielsweise Falzen und/oder Schweißen und/oder
Löten und/oder andere
die Bauteile umformende bzw. trennende Bearbeitungen, an den entsprechenden
Bauteilen vorgenommen werden können.
Durch die Verwendung eines Roboters kann die Bearbeitung automatisiert erfolgen,
wodurch die Prozesssicherheit der Fertigungseinrichtung verbessert
wird. In einer mit dem Roboter verbundenen Steuereinheit sind die
jeweiligen Bearbeitungsprogramme für die unterschiedlichen Bearbeitungen
der unterschiedlichen Bauteile hinterlegt.
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Eine
weitere Verbesserung der Prozesssicherheit wird auch dadurch geschaffen,
dass zumindest ein weiterer Roboter zur Bestückung der Aufnahmevorrichtungen
mit den zu bearbeitenden Bauteilen und/oder zur Entnahme des bearbeiteten
Bauteils vorgesehen ist. Hierbei kann ein Roboter sowohl die Bestückung der
Aufnahmevorrichtungen als auch die Entnahme des bereits bearbeiteten
Bauteils übernehmen
oder es können
mehre Roboter hierfür
vorgesehen sein.
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Eine
weitere zweckmäßige Ausgestaltung der
Fertigungseinrichtung sieht vor, dass der Bereitstellungsbereich
einen die unterschiedlichen Aufnahmevorrichtungen aufnehmenden Drehtisch
aufweist. Die auf dem Drehtisch angeordneten Aufnahmevorrichtungen
stellen dabei eine vorkommissionierte Auswahl für die nachfolgend zu bearbeitenden
Bauteilvarianten dar. Um die Variabilität weiter zu verbessern, können die
auf den Drehtischen angeordneten Aufnahmevorrichtungen gegenweitere
Aufnahmevorrichtungen für
andere Bauteilvarianten ausgetauscht bzw. kann die Kapazität der Drehtische
vergrößert werden.
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Ein
weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht
darin, dass die Aufnahmevorrichtungen innerhalb des Arbeitsbereiches
von einer Einfahrstellung in eine Bearbeitungsstellung und von einer
Bearbeitungsstellung in eine Ausfahrstellung überführbar sind, wobei der Einfahrstellung
und der Ausfahrstellung jeweils ein Bereitstellungsbereich zugeordnet
ist. Bei einem Wechsel der zu bearbeitenden Bauteilvariante wird
die für
die nachfolgende Bearbeitung benötigte
Aufnahmevorrichtung in die Einfahrstellung verfahren und mit der
neuen Bauteilvariante bestückt,
während
die in der bisher benötigten Aufnahmevorrichtung
angeordnete alte Bauteilvariante in der Bearbeitungsstellung bearbeitet
wird. Nachdem die Bearbeitung abgeschlossen ist, wird die Aufnahmevorrichtung
mit der alten Bauteilvariante von der Bearbeitungsstellung in die
Ausfahrstellung und die Aufnahmevorrichtung mit der neuen Bauteilvariante
von der Einfahrstellung in die Arbeitstellung überführt. Anschließend erfolgt
einerseits die Bearbeitung der neuen Bauteilvariante in der Bearbeitungsstellung
und andererseits die Entnahme der fertig bearbeiteten alten Bauteilvariante
in der Ausfahrstellung.
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Grundsätzlich besteht
auch die Möglichkeit, die
Bauteile in der Fertigungseinrichtung zu falzen. Beim Falzen wird
der Rand der Bauteile durch konturabhängige und als Falzbacken ausgebildete
Bearbeitungsvorrichtungen umgebogen. Bei jedem Wechsel der Bauteilvariante
ist also neben einem Austausch der auf die Geometrie des Bauteils
abgestimmten Aufnahmevorrichtung auch ein Austausch der auf die
jeweilige Bauteilvariante abgestimmten Bearbeitungsvorrichtung erforderlich.
Hieraus resultieren ein erheblicher Umrüst- und Zeitaufwand und eine
erhebliche Investition für
entsprechend ausgebildete Falzwerkzeuge. Besonders vorteilhaft erweist sich
deshalb eine andere zweckmäßige Weiterbildung
der vorliegenden Fertigungseinrichtung, nach welcher die Bearbeitungsvorrichtung
zumindest eine an einem Roboter fixierte Falzrolle aufweist. Mittels des
Roboters wird die Kontur der unterschiedlich ausgebildeten Bauteile
nach vorinstallierten Programmen abgefahren und durch die Falzrolle
zugerollt. Durch das Rollfalzen bzw. durch die Verwendung der Falzrolle
ergibt sich im Vergleich zum herkömmlichen Falzen eine wesentlich
größere Flexibilität bei wesentlich
geringerem Investitionsvolumen, da nicht für jede Bauteilgeometrie ein
separates Falzwerkzeug erforderlich ist. Außerdem ergibt sich hierdurch
eine Minimierung der erforderlichen Umrüstvorgänge.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich dadurch, dass die
Aufnahmevorrichtungen als Falzbett ausgebildet sind und jeweils
einen auf das zu bearbeitende Bauteil abgestimmten Niederhalter aufweisen.
Bei einem Wechsel der zu bearbeitenden Bauteilvariante muss ausschließlich die
Aufnahmeeinrichtung ausgetauscht werden, da in dieser sowohl das
auf das jeweilige Bauteil abgestimmte Falzbett als auch der auf
das Bauteil abgestimmte Niederhalter integriert ist.
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In
einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung
ist vorgesehen, dass der Arbeitsbereich eine galgen- oder portalähnliche
Haltervorrichtung aufweist, an welcher der jeweilige Niederhalter
der in dem Arbeitsbereich angeordneten Aufnahmevorrichtung fixierbar
und mittels welcher der Niederhalter horizontal relativ zum Falzbett
verfahrbar ist. Hierdurch ergibt sich eine bei gleichzeitig geringen
Investitionskosten einfache Möglichkeit
den innerhalb der Aufnahmevorrichtung auf dem Falzbett angeordneten
Niederhalter von dem Falzbett zu entfernen, das zu bearbeitende
Bauteil in das Falzbett einzulegen und danach den Niederhalter auf
das Bauteil abzusenken. Die Mechanik bzw. der Antrieb für das horizontale
Verfahren des Niederhalters muss also nicht in jeder Aufnahmeeinrichtung
integriert sein, sondern ist zentral im Arbeitsbereich der Fertigungseinrichtung
angeordnet und wird bei Bedarf mit dem jeweiligen Niederhalter der
gerade benötigten
Aufnahmeeinrichtung verbunden.
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Die
Erfindung lässt
zahlreiche Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon
in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Diese zeigt in
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1 eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Fertigungseinrichtung
zur Bearbeitung von unterschiedlich ausgebildeten Bauteilen in einer
Prinzipdarstellung;
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2 die
in 1 dargestellte ersten Ausführungsform der erfindungemäßen Fertigungseinrichtung
in einer perspektivischen Ansicht;
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3 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungemäßen Fertigungseinrichtung
in einer Prinzipdarstellung;
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4 eine
Seitenansicht der in 3 dargestellten und in dem Arbeitsbereich
angeordneten Aufnahmevorrichtung mit einem auf dem Falzbett angeordneten
Niederhalter;
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5 eine
Seitenansicht der in 4 dargestellten Aufnahmevorrichtung
mit dem an der Haltevorrichtung fixierten Niederhalter.
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Sich
jeweils entsprechende Elemente der Ausführungsbeispiele sind in allen
Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 und 2 zeigen
eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Fertigungseinrichtung 1 zur
Bearbeitung, insbesondere zum Falzen, von unterschiedlich ausgebildeten
Bauteilen 2 in einer Prinzipdarstellung bzw. einer perspektivischen
Darstellung. Die unterschiedlichen Bauteile 2 weichen beispielsweise
hinsichtlich Größe und Geometrie
voneinander ab. In einem Arbeitsbereich 3 der Fertigungseinrichtung 1 sind
zwei als Roboter ausgebildete Bearbeitungsvorrichtungen 4 zur
Bearbeitung des auf einer Aufnahmevorrichtung 5 angeordneten Bauteils 2 vorgesehen.
Weiterhin weist die Fertigungseinrichtung 1 zwei Bereitstellungsbereiche 6, 7 mit
jeweils voneinander abweichenden Aufnahmevorrichtungen 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 auf.
Hierfür
ist in den Bereitstellungsbereichen 6, 7 jeweils
ein die Aufnahmevorrichtungen 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 aufnehmender
Drehtisch 15 vorgesehen. Bei einem Wechsel der zu bearbeitenden
Bauteilvariante kann die in dem Arbeitsbereich 3 angeordnete
Aufnahmevorrichtung 5 gegen eine beliebige andere in den
beiden Bereitstellungsbereichen 6, 7 angeordnete
Aufnahmevorrichtung 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ausgetauscht
werden. Hierzu wird der im Bereitstellungsbereich 6 angeordnete
Drehtisch 15 während
der Bearbeitung des auf der Aufnahmevorrichtung 5 angeordneten
Bauteils 2 derart in Rotation versetzt, dass die für die nächste Bauteilvariante
erforderliche Aufnahmevorrichtung 8 in der in den 1 und 2 dargestellten
Position angeordnet ist. Anschließend wird die Aufnahmevorrichtung 8 in
den Arbeitsbereich 3 eingefahren und befindet sich nunmehr
in einer Einfahrstellung 16 innerhalb des Arbeitsbereiches 3 und
wird mittels eines Roboters 17 mit dem nachfolgend zu bearbeitenden
Bauteil 2 bestückt. Wenn
die Bearbeitung des auf der Aufnahmevorrichtung 5 angeordneten
Bauteils 2 abgeschlossen ist, werden die beiden in dem
Arbeitsbereich 3 nebeneinander angeordneten Aufnahmevorrichtungen 5, 8 synchron
miteinander verfahren. Die in einer Bearbeitungsstellung 18 angeordnete
Aufnahmevorrichtung 5 wird in eine Ausfahrstellung 19 verfahren
und gleichzeitig wird die das neue Bauteil 2 aufnehmende Aufnahmevorrichtung 8 von
der Einfahrstellung 16 in die Bearbeitungsstellung 18 verfahren.
Anschließend erfolgt
die Bearbeitung des auf der Aufnahmevorrichtung 8 angeordneten
Bauteils 2 durch die Bearbeitungsvorrichtungen 4 und
die Entnahme des in der Aufnahmevorrichtung 5 angeordneten
fertig bearbeiteten Bauteils 2 durch einen weiteren Roboter 20.
Innerhalb des Arbeitsbereiches 3 werden die Aufnahmevorrichtungen 5, 8 linear
und gekoppelt miteinander verfahren. Nach der Entnahme des fertig
bearbeiteten Bauteils 2 aus der in der Einfahrstellung 16 angeordneten
Aufnahmevorrichtung 5 wird die Aufnahmevorrichtung 5 aus
dem Arbeitsbereich 3 in den Bereitstellungsbereich 7 verfahren.
Hierzu ist auf dem Drehtisch 15 des Bereitstellungsbereiches 7 ein
leerer Lagerplatz 21 vorgesehen. Die auf den Drehtischen 15 angeordneten
Aufnahmevorrichtungen 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 können zur
Erhöhung
der Flexibilität
der Fertigungseinrichtung 1 durch weitere, nicht dargestellte
Aufnahmevorrichtungen ausgetauscht werden, was in den 1 und 2 durch die
Doppelpfeile 22 angedeutet ist.
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3 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Fertigungseinrichtung 1 zur
Bearbeitung, insbesondere zum Rollfalzen, von unterschiedlich ausgebildeten
Bauteilen 2 in einer Prinzipdarstellung. Die Fertigungseinrichtung 1 weist
ebenfalls einen Arbeitsbereich 3 und zwei Bereitstellungsbereiche 6, 7 auf.
Außerdem
ist ein Führungssystem 23 vorhanden,
auf welchem die Aufnahmevorrichtungen 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 bei
einem Wechsel der zu bearbeitenden Bauteilvariante von den Bereitstellungsbereichen 6, 7 in
den Arbeitsbereich 3, von dem Arbeitsbereich 3 in
die Bereitstellungsbereiche 6, 7 und auch innerhalb
der Bereitstellungsbereiche 6, 7 verfahren werden
können.
An den als Roboter ausgebildeten Bearbeitungsvorrichtungen 4 ist
jeweils eine Falzrolle fixiert, mittels welcher der Rand des Bauteils 2 umgebogen
werden kann.
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Wie
den 4 und 5 zu entnehmen ist, weisen die
Aufnahmevorrichtungen 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ein
auf die jeweilige Geometrie und Größe des zu falzenden Bauteils 2 abgestimmtes
Falzbett 24, sowie jeweils einen ebenfalls auf die Größe und Geometrie
des Bauteils 2 abgestimmten Niederhalter 25 auf,
welcher bei Nichtgebrauch der Aufnahmevorrichtung 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 auf
dem Falzbett 24 aufliegt. Weiterhin ist im Arbeitsbereich 3 der
Fertigungseinrichtung 1 eine galgen- oder portalähnliche Haltevorrichtung 26 vorgesehen.
Ein horizontal ausgerichteter und horizontal verfahrbarer Arm 27 der Haltervorrichtung 26 weist
eine Fixiereinrichtung 28 auf, welche mit einer entsprechend
ausgebildeten und am Niederhalter 25 angeordneten Fixiereinrichtung 29 lösbar verbunden
werden kann. Nachdem die für
die nachfolgende Bearbeitung des Bauteils 2 erforderliche
Aufnahmevorrichtung 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 in
den Arbeitsbereich 3 der Fertigungseinrichtung 1 eingefahren
ist, wird der Arm 27 der Haltevorrichtung 26,
wie in der 4 durch den Doppelpfeil 30 angedeutet,
abgesenkt und der Niederhalter 25 wird mittels der Fixiereinrichtung 28 und
der Fixiereinrichtung 29 an dem Arm 27 der Haltevorrichtung 26 befestigt.
Anschließend
wird der Niederhalter 25 durch horizontales Verfahren des
Armes 27 von dem Falzbett 24 abgehoben, so dass
sich der Niederhalter 25 in der in 5 dargestellten
Stellung befindet. Nach der Bestückung
des Falzbettes 24 mit dem zu falzenden Bauteil 2,
wird der Niederhalter 25 durch Absenken des Armes 27 auf
das Bauteil 2 geführt. Anschließend erfolgt
dann das Rollfalzen der Bauteilkontur mittels der Bearbeitungsvorrichtungen 4 bzw. mittels
der an den Robotern fixierten Falzrollen.
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- 1
- Fertigungseinrichtung
- 2
- Bauteil
- 3
- Arbeitsbereich
- 4
- Bearbeitungsvorrichtung
- 5
- Aufnahmevorrichtung
- 6
- Bereitstellungsbereich
- 7
- Bereitstellungsbereich
- 8
- Aufnahmevorrichtung
- 9
- Aufnahmevorrichtung
- 10
- Aufnahmevorrichtung
- 11
- Aufnahmevorrichtung
- 12
- Aufnahmevorrichtung
- 13
- Aufnahmevorrichtung
- 14
- Aufnahmevorrichtung
- 15
- Drehtisch
- 16
- Einfahrstellung
- 17
- Roboter
- 18
- Bearbeitungsstellung
- 19
- Ausfahrstellung
- 20
- Roboter
- 21
- Lagerplatz
- 22
- Doppelpfeil
- 23
- Führungssystem
- 24
- Falzbett
- 25
- Niederhalter
- 26
- Haltevorrichtung
- 27
- Arm
- 28
- Fixiereinrichtung
- 29
- Fixiereinrichtung
- 30
- Doppelpfeil