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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung einer Leichtbaustruktur.
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Es
sind bereits eine Vielzahl von Anlagen bekannt, bei denen in verschiedenen
Stationen nacheinander unterschiedliche Arbeitsschritte durchgeführt werden
und am Ende des Produktionsprozesses der Anlage ein in diesem Prozess
hergestelltes Produkt entnommen wird. Vorliegend geht es um die
Herstellung einer Leichtbaustruktur, bei der als Ausgangsmaterial
ein Halbfertigprodukt verwendet wird, welches zu beschichten und
zu verpressen ist. Diese Schritte wurden herkömmlicherweise zum großen Teil
manuell ausgeführt,
so dass die Arbeitskosten übermäßig hoch
sind. Eine Automatisierung schien bislang aus Kostengründen ebenfalls
auszuscheiden, da zu viele komplexe Maschinen miteinander verbunden
werden mussten.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige Anlage zur Herstellung
einer Leichtbaustruktur der eingangs genannten Weise anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Demgemäß wird als
zentrale Struktur eine Dreheinrichtung verwendet, die zumindest
drei in Umfangsrichtung beabstandet, insbesondere winkelmäßig gleichmäßig beabstandet,
zueinander angeordnete Halteeinrichtungen umfasst. Die Dreheinrichtung
kann mittels eines Antriebs in Umfangsrichtung bewegt werden.
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Die
Halteeinrichtungen selbst besitzen in einer einfachen Ausgestaltung
evtl. keinen eigenen Antrieb. Alternativ kann aber auch für jede Halteeinrichtung
ein eigener Antrieb, beispielsweise für Rotations-, Greif- oder Öffnungs-
und Schließbewegungen
vorgesehen sein.
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In
Umfangsrichtung um die Dreheinrichtung sind zum einen zumindest
eine Einlege- und
eine Entnahmestation angeordnet, wobei diese beiden Stationen integral
in einer Station oder getrennt in zwei Stationen ausgebildet sein
können,
und zum anderen eine Beschichtungsstation und eine Pressstation.
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Alle
Stationen sind umfangsmäßig um die Dreheinrichtung
angeordnet, und zwar vorzugsweise äquidistant mit gleichem Winkelabstand
zueinander. Überdies
ist in der Beschichtungsstation eine Robotvorrichtung vorgesehen,
an der eine Materialaustragsvorrichtung befestigt ist, mit der die
Beschichtungsstruktur, beispielsweise das Material BayPreg von der
Firma Bayer, aufgebracht werden kann.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung können
die Halteeinrichtungen selbst nur passiv betätigbar ausgebildet sein. Das
heißt
es ist eine externe Einrichtung, beispielsweise eine Robotvorrichtung zur
Betätigung
der Halteeinrichtungen vorgesehen. Bei einer solchen Ausgestaltung
kann die Halteeinrichtung ohne eigenen Antrieb verschwenkt oder
gedreht werden. Der Antrieb wird gleichermaßen von extern, nämlich mittels
der Robotvorrichtung, geliefert.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform könnte für die Halteeinrichtungen
aber auch ein interner Antrieb in der Dreheinrichtung vorgesehen
sein. Mit solche einem eigenen Antrieb können ebenfalls Dreh-, Öffnungs-
und Schließ oder
andere Betätigungsschritte
durchgeführt
werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind
die Halteeinrichtungen jeweils um eine Achse drehbar gelagert, die
in Drehebene der Drehrichtung liegt und sich radial von der Drehebene
weg erstreckt. Mit dieser Anordnung ist es möglich, das in Halteeinrichtung
aufgenommene Halbfertigprodukt beispielsweise um 180° zu drehen,
so dass eine von oben durchgeführte
Beschichtung auf beiden Seiten möglich
ist.
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Natürlich können weitere
Stationen, wie z. B. ein Heizofen oder eine Vorrichtung zur Aufbringung einer
weiteren Struktur in Umfangsrichtung um die Dreheinrichtung angeordnet
sein. Dabei sind alle Stationen vorzugsweise winkelmäßig gleichermaßen beabstandet,
damit an allen Stationen zyklusgleich Bearbeitungsschritte ausgeführt werden
können.
Zu diesem Zweck ist es auch vorteilhaft, wenn die Anzahl der Halteeinrichtungen
der Anzahl der Stationen entspricht.
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Eine
konkrete Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen näher
erläutert.
Die Zeichnungen zeigen in
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1 eine
schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anlage,
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2 eine
schematische Seitenansicht auf die Anlage, wie in 1 dargestellt,
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3a und 3b die
Verpressstation aus der in 1 dargestellten
Anlage in geschlossenem und geöffnetem
Zustand,
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4 einen
Ausschnitt aus der in 1 gezeigten Anlage mit der Verpressstation,
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5 eine
schematische Detailansicht in vergrößertem Maße einer Halteeinrichtung zur
Aufnahme des Halbfertigproduktes,
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6a eine
schematische Detailansicht eines in einem Arm des Plattenträgers angeordneten Halbfertigproduktes
und
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6b eine
Darstellung wie in 6a, wobei nunmehr der zentrale
Teil des beschichteten Halbfertigproduktes mittels der Presseinrichtung
verpresst ist.
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Bei
dem vorliegenden konkreten Ausführungsbeispiel
wird eine Anlage zur Herstellung einer Leichtbaustruktur dargestellt,
die nachfolgend allgemein beschrieben wird, wobei auf Details der
Anlage, die zum Verständnis
unwesentlich sind, nicht näher eingegangen
wird.
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Die
vorliegende Anlage 10 umfasst – in zentraler Weise angeordnet – eine zentrale
Drehkulisse 18, die auf einem Sockel 20 drehbar
gelagert ist und über
einen Antriebsmotor 22 drehangetrieben ist. Die zentrale
Drehkulisse 18 besitzt vorliegend drei in Umfangsrichtung äquidistant
winkelmäßig beabstandete Arme 24,
die frei in Lagern drehbar gehaltene Wellen aufweisen. An der radial äußeren Stirnseite
dieser Wellen sind Befestigungsflansche vorgesehen, an denen jeweils
ein Plattenträger 28 angeordnet
ist, wie er im Detail in 5 dargestellt ist. Jeder Plattenträger 28 umfasst
eine Trägertraverse 32,
an deren zentralen Bereich ein Befestigungsflansch 34 angeschweißt ist.
An den beiden seitlichen Enden der Trägertraverse 32 sind
zwei parallel zueinander ausgerichtete, eine Art Gabel bildende
Trägerarme 30 vorgesehen.
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Die
Trägerarme 30 weisen
einander zugewandte Nuten auf, in denen ein Halbfertigprodukt eingeschoben
werden kann, wie dies in 5 ersichtlich ist. Ein eingeschobenes
Halbfertigprodukt wird zwischen den beiden Trägerarmen 30 in den
Nuten gehalten und vom Plattenträger 28 somit
gestützt.
Der Plattenträger 28 ist
insgesamt über
die Anbindung an der Welle der Arme 24 um eine Achse drehbar,
die in der Drehebene der zentralen Drehkulisse 18 liegt
und sich radial nach außen
erstreckt.
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Vorliegend
sind an der zentralen Drehkulisse 18 drei Plattenträger 28 angeordnet,
die gleichzeitig die Struktur, beginnend von dem Halbfertigprodukt bis
zur fertiggestellten Leichtbauplatte aufnehmen können.
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Winkelmäßig äquidistant
beabstandet sind um die zentrale Drehkulisse 18 eine Einlege- und Entnahmestation 12,
eine Beschichtungsstation 14 sowie eine Verpressstation 16 angeordnet.
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Bei
der Einlege- und Entnahmestation 12 kann ein Bediener 42 ein
fertiggestelltes Produkt, also eine Leichtbauplatte, aus dem Plattenträger 28 entnehmen
und anschließend
ein Halbfertigprodukt 90 in den leeren Plattenträger 28 einschieben.
Zur Erleichterung des Entnahme- und Einschiebevorgangs ist ein Tisch 40 vorgesehen,
der durch seine Ausrichtung in geeigneter Weise die Entnahme und Zuführung der
jeweiligen Struktur vom oder zum Plattenträger 28 gestattet.
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Bei
der Beschichtungsstation 14 ist zentral ein Roboter 50 mit
einem Robotarm angeordnet, der sich als 6-Achsen-Roboter je nach
Programmierung innerhalb der vorgegebenen Grenzen bewegen kann.
Am vorderen Ende des Robotarms ist ein Sprühkopf 52 befestigt,
der über
eine Verbindungsleitung 54 mit einer Zufuhreinrichtung 56 für das Beschichtungs-Material
verbunden ist. Der Robotarm ist in der Lage, den Sprühkopf in
vorprogrammierter Weise über
die Oberfläche
des in die Station eingeführten
Plattenträgers
mit dem Halbfertigprodukt zu führen
und das Halbfertigprodukt mit einer Beschichtung zu versehen.
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Überdies
ist im Bereich des Sprühkopfes
am Robotarm ein Bolzen vorgesehen, der in eine korrespondierend
ausgebildete Vorrichtung im stirnseitig radial äußeren Bereich des Plattenträgers eingeführt werden
kann. Durch das entsprechende Einklinkung des Robotarms mit diesem
Bolzen in den Trägerarm und
eine entsprechende Kreisbewegung des Robotarms kann der Plattenträger 28 zusammen
mit dem darin aufgenommenen Produkt um 180° gedreht werden. Vorliegend
ist eine Drehung um 180° von
besonderem Interesse, da damit auch die andere Seite des Halbfertigproduktes
beschichtet werden kann.
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Um
die Beschichtungsstation 14 ist ein Gehäuse angeordnet, aus dem über eine
Absaugvorrichtung 60 Luft abgesaugt wird, so dass das über einen
Sprühvorgang
ausgebrachte Beschichtungs-Material möglichst nicht an die Umgebung
gelangt.
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Eine
weitere Station ist die Verpressstation 16, bei der eine
Presse 70 vorgesehen ist mit einem Pressuntergestell 72 und
Pressobergestell 74. Die beiden Gestelle 72 und 74 sind über ein
Gelenk 80 miteinander verbunden, so dass sie verschwenkbar zueinander
sind. Der Verschwenkvorgang wird mittels eines Kolben-Zylinder-Antriebs 82 erreicht,
der an hinteren Laschen der beiden Gestelle 72 und 74 angeordnet
ist. Das Untergestell weist überdies
eine untere Pressplatte 76 und das obere Gestell eine obere
Pressplatte 78 auf.
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In 3a ist
die Presse 70 in geschlossenem Zustand dargestellt, wobei
die beiden Gestelle 72 und 74 gegeneinander verriegelt
sind. In der in 3b dargestellten Position ist
die Presse 70 in einem geöffneten Zustand dargestellt,
bei dem sich der Plattenträger 28 in
Drehrichtung frei in bzw. aus der Presse verschwenken lässt.
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Natürlich können auch
weitere Stationen wie ein Heizofen oder eine weitere Station zum
Beschichten, beispielsweise zum Lackieren der Struktur vorgesehen
sein (vorliegend nicht dargestellt). In diesem Falle sollten alle
Stationen ebenfalls äquidistant in
Umfangsrichtung um die zentrale Drehkulisse 18 angeordnet
sein, wobei eine der Anzahl der Stationen entsprechende Anzahl der
Plattenträger
vorzusehen ist. Dies hat den Vorteil, dass an allen Stationen gleichzeitig
ein jeweiliger Arbeitsschritt ausgeführt werden kann.
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Nachfolgend
wird der Betrieb der vorliegenden Anlage allgemein erläutert. Im
ersten Schritt entnimmt der Bediener 42 eine in der Anlage
hergestellte Leichtbauplatte aus dem Plattenträger in der Position der Einlege-
und Entnahmestation 12. Damit ist der Plattenträger 28 zur
Aufnahme eines neuen Halbfertigproduktes bereit. Das neue Halbfertigprodukt besteht
aus einer Wabenträgerstruktur,
auf der ein Vlies beidseitig angeordnet ist. Der Bediener 42 legt dieses
Halbfertigprodukt in den Plattenträger 28 ein.
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Anschließend wird
die zentrale Drehkulisse 18 durch Betätigung des Antriebmotors 22 um
120° im
Uhrzeigersinn (1) verschwenkt. Die Station mit
dem Halbfertigprodukt ist nun im Bereich der Beschichtungsstation 14 angelangt.
Hier beginnt der Robotarm 50 seine Arbeit und besprüht die Oberseite des
Halbfertigproduktes entlang einer vorgegebenen Linie mit dem Beschichtungs-Material.
Ist der Vorgang abgeschlossen, hakt der Bolzen im Bereich des Sprühkopfes 52 in
die stirnseitige Ausnehmung des Plattenträgers 28 ein und bewegt
diesen durch eine Verschwenkbewegung um 180° um seine radial nach außen verlaufende
Achse. Nunmehr ist die zunächst beschichtete
Oberfläche
an der Unterseite, und die noch nicht beschichtete Oberseite wird
im nächsten Schritt
wiederum entlang der vorgegebenen Linie mit dem Beschichtungs-Material versehen.
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Nach
diesem Schritt wird die zentrale Drehkulisse 18 nochmals
um 120° im
Uhrzeigersinn (1) bewegt, wobei die Verpressstation
sich in einem geöffneten
Zustand (vgl. 3b) befindet. In diesem Zustand
kann das nunmehr beschichtete Halbfertigprodukt in die offene Verpressstation
eingeführt
werden. Anschließend
wird das Obergestell 74 durch Beaufschlagung des Kolben-Zylinder-Antriebs 82 nach
unten verschwenkt, und die beiden Gestelle 72 und 74 werden
miteinander verriegelt. Mit einem separaten Antrieb kann nun der
Pressvorgang durchgeführt
werden, wobei die beiden Pressplatten 76 und 78 aufeinander
zu bewegt werden, wie dies aus 6 in dem
Detailausschnitt hervorgeht. Dadurch wird der Bereich des beschichteten
Halbfertigproduktes zwischen den beiden Trägerarmen 30 und der Trägertraverse 32 verpresst,
was zu einer besonderen Festigkeit und damit zu der gewünschten
Leichtbaustruktur führt.
Gleichzeitig mit dem Verpressen kann eine Beheizung stattfinden,
so dass der Aushärtvorgang
beschleunigt wird.
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Nach
dem Verpressvorgang werden die beiden Pressplatten 76 und 78 wieder
auseinandergefahren, die beiden Gestelle 72 und 74 entriegelt
und das Obergestell 74 nach oben weg verschwenkt. Nunmehr
kann die zentrale Drehkulisse 18 nochmals um 120° im Uhrzeigersinn
(1) verschwenkt werden, so dass nunmehr ein gesamter
Zyklus abgeschlossen ist und die so hergestellte Leichtbauplatte an
der Einlege- und Entnahmeposition wiederum entnommen werden kann.
Diese Leichbauplatte weist eine verpresste Wabenbeschichtungsstruktur 90' sowie eine
verpresste Beschichtung 92' auf.
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Vorteilhaft
bei der vorliegenden Ausführungsform
ist, dass gleichzeitig an allen Stationen ein Arbeitsschritt durchgeführt werden
kann und die Drehkulisse konstruktiv sehr einfach und damit auch kostengünstig ausgeführt ist.
Insbesondere müssen die
einzelnen Trägerarme
nicht mit separaten Antrieben ausgestattet sein. Vielmehr verwendet
man sozusagen als „externen
Antrieb" den Robotarm 50 der Beschichtungsposition.
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- 10
- Anlage
zur Herstellung einer Leichtbauplatte
- 12
- Einlege-
und Entnahmestation
- 14
- Beschichtungsstation
- 16
- Verpressstation
- 18
- Zentrale
Drehkulisse
- 20
- Sockel
- 22
- Drehantrieb
- 24
- Arme
- 26
- Lager
für Arme
- 28
- Plattenträger
- 30
- Trägerarme
- 32
- Trägertraverse
- 34
- Befestigungsflansch
- 36
- Leichtbauplatte
- 40
- Einlege-
und Entnahmetisch
- 42
- Bediener
- 50
- Roboter
- 52
- Sprühkopf
- 54
- Verbindungsleitung
- 56
- Zufuhr
für Beschichtungs-Material
- 58
- Gehäuse
- 60
- Absaugung
- 70
- Presse
- 72
- Untergestell
- 74
- Obergestell
- 76
- Untere
Pressplatte
- 78
- Obere
Pressplatte
- 80
- Gelenk
- 82
- Kolben-Zylinder-Antrieb
- 90
- Wabenträgerstruktur
- 90'
- Verpresste
Wabenträgerstruktur
- 92
- BayPreg-Beschichtung
- 92
- Verpresste
Beschichtung