-
Die
Erfindung betrifft eine Roboterzelle.
-
Roboterzellen
der in Rede stehenden Art bilden Schutzeinrichtungen, die einen
gefahrbringenden Zutritt oder Zugang zu einem Roboter sichern. Der
Roboter selbst führt
dabei selbsttätig
Bearbeitungsvorgänge
an einer Maschine oder dergleichen aus.
-
Hierzu
wird die Roboterzelle so an der Maschine positioniert, dass der
Roboter innerhalb eines Arbeitsbereichs die Bearbeitungsvorgänge an der Maschine
durchführen
kann. Die Roboterzelle weist dabei an der der Maschine zugewandten
Seite eine Öffnung
auf, durch welche der Roboter teilweise aus der Roboterzelle heraus
an die Maschine heran geführt
werden kann. Der restliche Teil der Roboterzelle ist verschlossen,
um so Personen vor einem unbefugten und gefahrbringenden Zutritt
in den Arbeitsbereich des Roboters zu schützen.
-
Bei
bekannten Systemen dieser Art kann die Roboterzelle mit der Maschine
fest verbunden und so stationär
an der Maschine angeordnet sein. Typischerweise ist dabei die Roboterzelle
seitlich an der Maschine so angeordnet, dass der Arbeitsbereich des
Roboters in dem Bereich der Maschine liegt, in welchem die Bearbeitungsvorgänge mit
dem Roboter durchgeführt
werden müssen.
-
Prinzipiell
kann die Roboterzelle auch auf ein Schienensystem gestellt sein,
wobei durch die Führung
der Roboterzelle im Schienensystem auch in diesem Fall fest einer
bestimmten Maschine zugeordnet ist.
-
Maschinen,
die mit derartigen Roboterzellen gesichert werden, können in
zahlreichen Fällen
so ausgebildet sein, dass mit diesen unterschiedliche Bearbeitungen
durchgeführt
werden können.
So können
beispielsweise mit einer Werkzeugmaschine in einem ersten Arbeitsmodus
Werktücke
gefräst
werden und in einem zweiten Arbeitsmodus Werkstücke gedreht werden. Dementsprechend
muss die Roboterzelle hierfür
in geeigneter Weise angepasst werden. Diese Anpassung umfasst nicht
nur eine geänderte
Programmierung des Roboters, der in den unterschiedlichen Arbeitsmodi
der Maschine naturgemäß unterschiedliche
Bearbeitungsvorgänge
durchführen
muss. Typischerweise ändern
sich auch die zu bearbeitenden Werkstücke und damit allgemein auch die
Werkstückzufuhr
zum Roboter. Dies wiederum bedeutet, dass die Roboterzelle zur Anpassung
an die geänderten
Gegebenheiten umgebaut werden muss. Der konstruktive Aufwand hierfür ist unerwünscht hoch,
wobei besonders nachteilig ist, dass dieser Aufwand bei jedem Betriebsartwechsel
der Maschine von neuem anfällt.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Roboterzelle der eingangs
genannten Art bereitzustellen, die bei geringem konstruktivem Aufwand eine
erhöhte
Funktionalität
aufweist.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte
Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Die
erfindungsgemäße Roboterzelle
umfasst ein Grundgerüst,
in welchem ein Roboter angeordnet ist, und eine Schnittstelle, mittels
derer unterschiedliche Einschübe
für eine
Werkstückzuführung zum
Roboter am Grundgerüst
ankoppelbar sind. Die Schnittstelle ist für die unterschiedlichen Einschübe einheitlich.
-
Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Roboterzelle
ohne Umbauten, das heißt
ohne konstruktive Änderungen
an unterschiedliche Arbeitsmodi einer Maschine, an welcher der Roboter
in der Roboterzelle Bearbeitungsvorgänge durchführt, angepasst werden kann.
Erfindungsgemäß wird hierbei
die Werkstückzuführung zum
Roboter an die jeweilige Betriebsart der Maschine allein dadurch
angepasst, dass am Grundgerüst
ein Einschub durch einen anderen Einschub ersetzt werden kann. Da
zur Ankopplung der Einschübe
an das Grundgerüst
des Roboters eine universelle, einheitliche Schnittstelle vorgesehen
ist, können
die Einschübe
ohne konstruktive Umbauten am Grundgerüst ausgewechselt werden. Vorteilhaft
hierbei ist, dass der Aufbau des Grundgerüsts und auch dessen Position
an der Maschine völlig
unverändert
bleiben kann.
-
Je
nachdem in welchem Arbeitsmodus die Maschine betrieben wird, beispielsweise
in einem Modus, in welchem Werkstücke gedreht werden oder in
einem Modus, in welchem Werkstücke
gefräst
werden, wird der hierfür
geeignete Einschub am Grundgerüst
angebracht, der die hierfür
geeigneten Mittel zur Werkstückzuführung aufweist.
-
Beispielsweise
sind die Mittel für
die Werkstückzuführung in
Form von Förderbändern, Palletiervorrichtungen,
Rollenbahnen oder Vorratsbehältern
ausgebildet.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform weist
die Schnittstelle der Roboterzelle als Schnittstellenelement Führungsmittel
auf, mittels derer ein Einschub am Grundgerüst ein- und ausfahrbar ist.
-
Durch
das so ausgebildete Schnittstellenelement kann durch das Ein- und
Ausfahren von Einschüben
ein sehr schneller Einschubwechsel durchgeführt werden, wobei zudem vorteilhaft
ist, dass hierzu nur ein geringer Kraftaufwand notwendig ist.
-
Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
weist die Schnittstelle der Roboterzelle wenigstens ein Schnittstellenelement
zur absoluten Lagefixie rung eines Einschubs am Grundgerüst auf, welches
einen Kugelsperrbolzen am Grundgerüst aufweist, welcher in eine
Aufnahme in einem Einschub einführbar
ist. Die Aufnahmen sind für
alle Einschübe
identisch.
-
Damit
kann ein am Grundgerüst
eingeführter Einschub
durch einfaches Einstecken des Kugelsperrbolzens in die Aufnahme
sicher befestigt werden. Ebenso schnell kann diese Verbindung wieder gelöst werden,
wenn ein neuer Einschub am Grundgerüst installiert werden soll.
-
Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
weist die Schnittstelle der Roboterzelle ein elektrisches Schnittstellenelement
zur elektrischen Ankopplung eines Einschubs auf.
-
Damit
wird mit der erfindungsgemäßen Schnittstelle
nicht nur ein mechanischer, sondern auch ein elektrischer Anschluss
eines Einschubs mit den dort installierten Einheiten an das Grundgerüst erhalten.
-
Besonders
vorteilhaft ist das elektrische Schnittstellenelement in Form einer
Steckverbindung ausgebildet, deren Steckverbindungsteil schnell
und einfach kontaktiert und wieder gelöst werden können.
-
In
einer vorteilhaften Weiterbildung weist die so ausgebildete Steckverbindung
Verriegelungselemente auf, mittels derer einerseits die Position
der Steckverbindungsteile zueinander fixierbar sind und andererseits
auch eine Lagefixierung des Einschubs am Grundgerüst erhalten
wird.
-
Generell
weisen die einzelnen Schnittstellenelemente Teile am Grundgerüst und Teile
am jeweiligen Einschub auf. Die entsprechenden Teile der Schnittstellenelemente
aller Einschübe
sind dabei identisch ausgebildet und können an alle mit den korrespondierenden
Teilen der Schnittstellenelemente des Grundgerüsts zusammenwirken, wodurch
eine universelle Schnittstelle erhalten wird.
-
Gemäß einer
ersten Variante ist die erfindungsgemäße Roboterzelle als stationäre, fest
einer Maschine zugeordnete Einheit ausgebildet. In diesem Fall erfolgt
ein Einschubwechsel dann, wenn der Betriebsmodus der Maschine geändert wird.
-
Gemäß einer
zweiten Variante ist die erfindungsgemäße Roboterzelle als flexible
Einheit ausgebildet, die an unterschiedlichen Maschinen angebracht
werden kann. In diesem Fall können
unterschiedliche Einschübe
für die
Roboterzelle zusätzlich dazu
verwendet werden, die Roboterzelle insbesondere durch Werkstückzuführung an
unterschiedliche Maschinentypen wie Dreh-, Fräs- oder Spitzgussmaschinen anzupassen.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert: Es
zeigen:
-
1:
Roboterzelle mit einem ersten Einschub in einem Längsschnitt.
-
2:
Draufsicht auf die Rückseite
der Roboterzelle gemäß 1.
-
3:
Querschnittdarstellung der Roboterzelle gemäß 1.
-
4:
Teildarstellung der Roboterzelle gemäß den 1 bis 3 mit
einem Schnittstellenelement in Form von Führungsmitteln und einem Schnittstellenelement
mit einem Kugelsperrbolzen.
-
5:
Teildarstellung der Roboterzelle gemäß den 1 bis 3 mit
dem Kugelsperrbolzen von 4 in einer Seitenansicht.
-
6:
Teildarstellung eines elektrischen Schnittstellenelements für die die
Roboterzelle gemäß den 1 bis 3.
-
7:
Roboterzelle mit einem zweiten Einschub in einem Längsschnitt.
-
8:
Draufsicht auf die Rückseite
der Roboterzelle gemäß 7.
-
9:
Querschnittdarstellung der Roboterzelle gemäß 7.
-
Die 1 bis 3 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Roboterzelle 1.
Die Roboterzelle 1 bildet im vorliegenden Fall eine flexible
Roboterzelle 1, die an unterschiedlichen nicht dargestellten
Maschinen angebracht werden kann, so dass ein in der Roboterzelle 1 gelagerter
Roboter 4 an diesen Maschinen unterschiedliche Bearbeitungsvorgänge durchführen kann.
Um die Roboterzelle 1 transportabel zu gestalten, ist diese
auf Fußteilen 2 in Form
von Gummifüßen gelagert,
mit welchen die Roboterzelle 1 vor verschiedenen Maschinen
auf dem Boden einer Fabrikhalle abgestellt werden kann.
-
Die
Roboterzelle 1 weist ein Grundgerüst 3 auf, das aus
Metallprofilen aufgebaut ist. Innerhalb des Grundgerüsts 3 ist
der Roboter 4 auf einer horizontal ausgerichteten Auflage 5 so
gelagert, dass dieser bei an einer Maschine angeordneter Roboterzelle 1 dort
Bearbeitungsvorgänge
durchführen
kann. An dem Grundgerüst 3 befindet
sich weiterhin ein Einschub 6, der im Wesentlichen aus
dem in den 1 bis 3 dargestellten
Gerüst
aus Metallprofilen besteht. In dem Einschub 6 sind nicht
dargestellte Mittel zur Werkstückzufuhr
an den Roboter 4 vorgesehen. Diese Mittel zur Werkstückzufuhr
können
in Form von Förderbändern, Palletiervorrichtungen, Rollenbahnen,
Vorratsbehältern
und dergleichen gebildet sein.
-
Die
Roboterzelle 1 bildet eine Schutzeinrichtung. Hierfür weisen
das Grundgerüst 3 und
der Einschub 6 nicht dargestellte Abdeckungen in Form von Wandelementen
auf. Damit verbleibt nur an der der Maschine zugewandten Stirnseite
der Roboterzelle 1 eine Öffnung, über die der Roboter 4 in
Richtung der Maschine über
die Roboterzelle 1 hinaus ausfahren kann. Alle anderen
Seiten der Roboterzelle 1 sind durch die Wandelemente gesichert,
so dass keine Person in den gefahrbringenden Arbeitsbereich der Roboterzelle 1 eingreifen
kann.
-
Erfindungsgemäß ist bei
der Roboterzelle 1 eine universelle Schnittstelle mit einer
vorgegebenen Anzahl von Schnittstellenelementen vorgesehen, mittels
derer der Einschub 6 an das Grundgerüst 3 angekoppelt und
auch wieder von diesem abgekoppelt werden kann um den Einschub 6 durch
einen anderen Einschub 6 zu ersetzen. Die Schnittstelle
ist dabei universell, das heißt
alle Einschübe 6 weisen dieselben
Strukturen, das heißt
Teile von Schnittstellenelementen auf, die mit den korrespondierenden Teilen
der Schnittstellenelemente am Grundgerüst 3 zusammen wirken
können.
-
Ein
erstes Schnittstellenelement der Schnittstelle ist in Form von Führungsmitteln
gebildet, die es ermöglichen,
den Einschub 6 in das Grundgerüst 3 bis in eine Sollposition
hineinzuschieben und bei Bedarf wieder aus diesem herauszuschieben.
-
Diese
Führungsmittel
sind, wie in den 1 und 2 grob dargestellt
und in 4 detailliert dargestellt, von zwei Führungsleisten 7 am
Grundgerüst 3 und
zwei Führungen 8 am
Einschub 6 gebildet. Die beiden Führungsleisten 7 sind
parallel in Abstand zueinander angeordnet, wobei deren Längsachsen
in der Einschubrichtung des Einschubs 6 verlaufen. 4 zeigt
diese Elemente in einer Querschnittsdarstellung. Wie hieraus ersichtlich,
sitzt die Führungsleiste 7 auf
der Oberseite eines Profils des Grundgerüsts 3 auf und ist
dort mit Schrauben 9 befestigt. Die Führung 8 dagegen ist
an der Unterseite eines Profils des Einschubs 6 angeordnet
und dort ebenfalls mit Schrauben 10 befestigt. Die Führungsleiste 7 weist an
ihrer Oberseite eine Ausnehmung auf, die an den Querschnitt der
Führung
angepasst ist. Bei Einschieben des Einschubs 6 verläuft die
Führung 8 in
der Ausnehmung der Führungsleiste 7.
-
Für alle am
Grundgerüst 3 installierbaren Einschübe 6 sind
die Führungen 8 identisch
ausgebildet, so dass die Führungen 8 jedes
Einschubs 6 in den Führungsleisten 7 des
Grundgerüsts 3 geführt werden
können.
-
Zur
absoluten Lagefixierung des Einschubs 6 am Grundgerüst 3 ist
ein weiteres Schnittstellenelement mit einem Kugelsperrbolzen 11 vorgesehen. Der
Kugelsperrbolzen 11 ist in einem Profil des Grundgerüsts 3 der
Roboterzelle 1 geführt
und in eine Buchse 12 einführbar (5). Dabei
durchsetzt der Kugelsperrbolzen 11 einen Befestigungswinkel 13 als
Aufnahme am Einschub 6, wodurch die Lagefixierung des Einschubs 6 am
Grundgerüst 3 erhalten wird,
nachdem der Einschub 6 an den Führungsmitteln in das Grundgerüst 3 eingeschoben
wurde.
-
Wie
aus 3 ersichtlich, sind zwei identische Schnittstellenelemente
mit jeweils einem Kugelsperrbolzen 11 vorgesehen, wobei
die Kugelsperrbolzen 11 seitlich am Einschub 6 vorgesehen
sind. Dabei befinden sich die Kugelsperrbolzen 11 an der rückseitigen
Stirnseite des Grundgerüsts 3, über welche
das hintere Ende des Einschubs 6 hervorsteht.
-
Schließlich ist
als weiterer Bestandteil der Schnittstelle ein elektrisches Schnittstellenelement
in Form einer Steckverbindung 14 vorgesehen, die in 1 schematisch
und in den 3 und 6 detailliert
dargestellt ist. Die Steckverbindung 14 dient zur elektrischen
Ankopplung des Einschubs 6 und seiner Komponenten an das
Grundgerüst 3 mit
der Roboterzelle 1 und seinen weiteren Komponenten.
-
Die
Steckverbindung 14 weist ein erstes Steckverbindungsteil 14a am
Grundgerüst 3 und
ein zweites Steckverbindungsteil 14b am Einschub 6 auf.
Die Steckverbindungsteile 14a, 14b weisen komplementäre elektrische
Anschlüsse 15a, 15b auf,
die bei Verbinden der Steckverbindungsteile 14a, 14b ineinander
einführbar
sind, wodurch die elektrische Verbindung zwischen den Steckverbindungsteilen 14a, 14b hergestellt
wird.
-
Die
Ausbildung des Steckverbindungsteils 14b ist für alle Einschübe 6 identisch,
so dass die Steckverbindungsteile 14b unterschiedlicher
Einschübe 6 am
Steckverbindungsteil 14a an das Grundgerüst 3 ankoppelbar
sind.
-
Wie
aus 6 ersichtlich, weisen die Steckverbindungsteile 14a, 14b der
Steckverbindung 14 Verriegelungselemente auf. Diese Verriegelungselemente
sind von zwei Führungsbolzen 16 im
Steckverbindungsteil 14a gebildet, die bei Verbinden der Steckverbindungsteile 14a, 14b in
Führungsbuchsen 17 des
Steckverbindungsteils 14b einführbar sind. Dadurch wird einerseits
eine relative Lagefixierung beider Steckverbindungsteile 14a, 14b erhalten.
Zudem dienen die Verriegelungselemente zur Lagefixierung des Einschubs 6 am
Grundgerüst 3.
-
Die 7 bis 9 zeigen
wiederum die Roboterzelle 1 mit dem Grundgerüst 3 und
der Roboterzelle 1 gemäß der Anordnung
nach den 1 bis 3. Während bei
der Anordnung gemäß den 1 bis 3 ein
Einschub 6 an den Grundgerüst 3 vorgesehen ist,
der über
das hintere Ende des Grundgerüsts 3 hervorsteht,
ist bei der Anordnung ein Einschub 6 vorgesehen, der bündig mit
der Rückseite
des Grundgerüsts 3 abschließt.
-
Die
Komponenten der Schnittstellenelemente des Einschubs 6 gemäß den 1 bis 3 sind mit
denen des Einschubs 6 gemäß den 7 bis 9 identisch,
so dass die Einschübe 6 je
nach Bedarf gegeneinander am Grundgerüst 3 ausgetauscht werden
können.
Zum Austausch eines Einschubs 6 gegen einen anderen müssen nur
die Kugelsperrbolzen 11 des ersten Schnittstellenelements
und die Führungsbolzen 11 im
elektrischen Schnittstellenelement gelöst werden, so dass der erste
Einschub 6 mittels der Führungsmittel aus dem Grundgerüst 3 ausgeschoben
und dann durch den neuen Einschub 6 ersetzt werden kann.
Hierzu wird der neue Einschub 6 mittels der Führungsmittel
eingeschoben und mit den Schnittstellenelementen mit den Kugelsperrbolzen 11 lagefixiert.
Dabei werden auch die Steckverbindungsteile 14a, 14b der
Steckverbindung 14 kontaktiert und die Führungsbolzen 16 in
die Führungsbuchsen 17 zur
weiteren Lagefixierung eingeführt.
-
- 1
- Roboterzelle
- 2
- Fußteil
- 3
- Grundgerüst
- 4
- Roboter
- 5
- Auflage
- 6
- Einschub
- 7
- Führungsleiste
- 8
- Führung
- 9
- Schraube
- 10
- Schraube
- 11
- Kugelsperrbolzen
- 12
- Buchse
- 13
- Befestigungswinkel
- 14
- Steckverbindung
- 14a
- erstes
Steckverbindungsteil
- 14b
- zweites
Steckverbindungsteil
- 15a
- Anschluss
- 15b
- Anschluss
- 16
- Führungsbolzen
- 17
- Führungsbuchse