DE102007056690B4 - Anlage zur Herstellung einer Leichtbaustruktur - Google Patents

Abstract

Anlage zur Herstellung einer Leichtbaustruktur mit
– einer zentralen Dreheinrichtung (18), die zumindest drei in Umfangsrichtung winkelmäßig beabstandet zueinander angeordnete Halteeinrichtungen (28) zur Aufnahme der Struktur (36) besitzt sowie einen Antrieb (22) zum Drehen der Dreheinrichtung (18) in Umfangsrichtung,
– einer Einlege- und einer Entnahme-Station (12) zum Einlegen eines Halbfertigproduktes (90) für die Leichtbaustruktur und zur Entnahme der hergestellten Leichtbaustruktur,
– einer Beschichtungsstation (14) zur Aufbringung einer Beschichtungsschicht (92) auf zumindest eine Oberfläche des Halbfertigproduktes (90) und
– einer Verpressstation (16) mit einer Presse umfassend ein Pressuntergestell mit einer unteren Pressplatte und ein Pressobergestell mit einer oberen Pressplatte zum Verpressen des beschichteten Halbfertigproduktes,
wobei alle Stationen (12, 14, 16) umfangsmäßig um die Dreheinrichtung (18) angeordnet sind und in der Beschichtungsstation (14) eine Robotvorrichtung (50) mit einem Robotarm vorgesehen ist, an dem eine Materialaustragsvorrichtung (52) zur Aufbringung der Beschichtungsstruktur (92) vorgesehen ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung einer Leichtbaustruktur.
• 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. Diesbezüglich wird auf die DE 35 23 239 C2 hingewiesen, bei der ein Drehtisch mit Aufnahmen für Ritzelwellen vorgesehen ist, um den verschiedene Bearbeitungsstationen angeordnet sind.
• 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 oft zum großen Teil manuell ausgeführt, so dass die Arbeitskosten übermäßig hoch sind.
• Zwei Linienanlagen zur Herstellung von Leichtbauplatten sind in den Dokumenten DE 10 2005 057 550 A1 und DE 103 13 055 B4 beschrieben, bei denen entlang einer linearen Förderlinie jeweils eine Unterseite, ein zwischengefügtes Wabenstück und eine Oberseite zusammengefügt werden.
• In der DE 1 584 648 B ist eine Maschine zur Herstellung von Leichtbauplatten beschrieben, bei der aus mehreren übereinander befindlichen, Hohlräume bildenden Lagen aus gewellten Schleiern, Gespinsten, Vliesen oder Geweben mit einer das Maschenbild mehr oder weniger offen lassenden haftbaren Flüssigkeit versteift und anschließend in eine Zementlösung getaucht werden.
• Die DE 39 42 600 A1 beschreibt eine flexible Fertigungs- und/oder Montagezelle mit automatischer Umrüstung produktionsspezifischer Einrichtungen. Eine Vielzahl davon sind in Speichereinrichtungen aufgenommen und können mittels Handhabungs- und Koppelstationen ausgewählt werden. Soll eine Trägerplatte in den Arbeitsbereich eines Montage- oder Fertigungsroboter eingefahren werden, so wird ein Transportsystem verwendet.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kompakte und kostengünstige Anlage zur Herstellung einer Leichtbaustruktur anzugeben.
• Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Eine konkrete Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
• 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anlage,
• 2 eine schematische Seitenansicht auf die Anlage, wie in 1 dargestellt,
• 3a und 3b die Verpressstation aus der in 1 dargestellten Anlage in geschlossenem und geöffnetem Zustand,
• 4 einen Ausschnitt aus der in 1 gezeigten Anlage mit der Verpressstation,
• 5 eine schematische Detailansicht in vergrößertem Maße einer Halteeinrichtung zur Aufnahme des Halbfertigproduktes,
• 6a eine schematische Detailansicht eines in einem Arm des Plattenträgers angeordneten Halbfertigproduktes und
• 6b eine Darstellung wie in 6a, wobei nunmehr der zentrale Teil des beschichteten Halbfertigproduktes mittels der Presseinrichtung verpresst ist.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Winkelmäßig äquidistant beabstandet sind um die zentrale Drehkulisse 18 eine Einlege- und Entnahmestation 12, eine Beschichtungsstation 14 sowie eine Verpressstation 16 angeordnet.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

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

Claims (8)

1. Anlage zur Herstellung einer Leichtbaustruktur mit – einer zentralen Dreheinrichtung (18), die zumindest drei in Umfangsrichtung winkelmäßig beabstandet zueinander angeordnete Halteeinrichtungen (28) zur Aufnahme der Struktur (36) besitzt sowie einen Antrieb (22) zum Drehen der Dreheinrichtung (18) in Umfangsrichtung, – einer Einlege- und einer Entnahme-Station (12) zum Einlegen eines Halbfertigproduktes (90) für die Leichtbaustruktur und zur Entnahme der hergestellten Leichtbaustruktur, – einer Beschichtungsstation (14) zur Aufbringung einer Beschichtungsschicht (92) auf zumindest eine Oberfläche des Halbfertigproduktes (90) und – einer Verpressstation (16) mit einer Presse umfassend ein Pressuntergestell mit einer unteren Pressplatte und ein Pressobergestell mit einer oberen Pressplatte zum Verpressen des beschichteten Halbfertigproduktes, wobei alle Stationen (12, 14, 16) umfangsmäßig um die Dreheinrichtung (18) angeordnet sind und in der Beschichtungsstation (14) eine Robotvorrichtung (50) mit einem Robotarm vorgesehen ist, an dem eine Materialaustragsvorrichtung (52) zur Aufbringung der Beschichtungsstruktur (92) vorgesehen ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotvorrichtung (50) zur Betätigung der Halteeinrichtung (28) ausgebildet ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (28) um eine Achse drehbar gelagert ist, die in der Drehebene der Dreheinrichtung (18) liegt und sich radial von der Dreheinrichtung (18) weg erstreckt.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung der Halteeinrichtungen separate Antriebe in der Dreheinrichtung vorgesehen sind.
5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Einlege- und/oder Entnahme-Station (12) eine Stützstruktur, insbesondere ein Tisch (40), vorgesehen ist, der das Einschieben und Entnehmen der Stuktur (90, 90') in die bzw. aus der Halteeinrichtung (28) erleichtert.
6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Stationen in Umfangsrichtung um die Dreheinrichtung (18) angeordnet sind, wobei alle Stationen winkelmäßig gleich beabstandet sind.
7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Halteeinrichtungen (28) mit der Anzahl der Stationen (12, 14, 16) übereinstimmen.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtungen (28) im gleichen Winkelabstand zueinander beabstandet sind wie die Stationen (12, 14, 14).