DE102009040811A1

DE102009040811A1 - Modulare Anlage zur Handhabung von Gegenständen

Info

Publication number: DE102009040811A1
Application number: DE102009040811A
Authority: DE
Inventors: Franz Klaiber
Original assignee: A2O AG
Current assignee: A2O AG
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-17

Abstract

Bei einer modulare Anlage zur Handhabung von Gegenständen, insbesondere tragbaren Plattformen (3), wie Paletten, Maschinenpaletten, Vorrichtungspaletten, Werkstückablagepaletten, Werkzeugträger und Werkzeuge, Werkstücke usw. zwecks Automatisierung der Fertigungsperipherie, insbesondere bestehend aus einer Handhabungseinrichtung (1) zum Aufnehmen und/oder Ablegen der Gegenstände, kombinierbar mit Modulen, wie einem Speicher-Regalsystem (34), einem Werkstück-Rüstplatz (37), einer Roboterzelle, einem Werkzeugspeicher (52) und/oder einer Waschmaschine (35) od. dgl., soll die Handhabungseinrichtung (1) in einen Arbeitsraum mit im Wesentlichen kreis- oder zylinderförmigen Grenzen verfahrbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine modulare Anlage zur Handhabung von Gegenständen, insbesondere tragbaren Plattformen, wie Paletten, Maschinenpaletten, Vorrichtungspaletten, Werkstückablagepaletten, Werkzeugträger und Werkzeuge, Werkstücke usw. zwecks Automatisierung der Fertigungsperipherie, bestehend insbesondere aus einer Handhabungseinrichtung zum Aufnehmen und/oder Ablegen der Gegenstände, Mitführen von mittelschweren Lasten wie bspw. einem Industrieroboters, kombinierbar mit Modulen, wie einem Speicher-Regalsystem, einem Werkstück-Rüstplatz, einer stationären und/oder mobilen Roboterzelle, einem Werkzeugspeicher und/oder einer Waschmaschine od. dgl..
Stand der Technik
Zum Handhaben, Transportieren, Bearbeiten, usw. von Gegenständen gleich welcher Art sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Hierfür werden insbesondere in der Automobilindustrie sogenannte Industrieroboter (Roboterzellen) verwendet, mit denen zu bearbeitende und zu lagernde Werkstücke und Gegenstände ergriffen, weitergereicht und in entsprechenden Speicher-Regalsystemsystemen zwischengelagert und wieder entnommen werden können. Derartige Industrieroboter haben nur eine begrenzte Reichweite und können nur begrenzte Lasten aufnehmen. Auch lässt ihre Steifigkeit zu wünschen übrig.
In der DE 10 2007 026 299 A1 ist ein derartiger Industrieroboter gezeigt. Dieser weist an einem mehrgelenkigen, schwenkbaren Ausleger eine Greifeinrichtung zum Aufnehmen von Gegenständen auf. Aufgrund der Anordnung der Gelenke und der Bewegungsachsen der einzelnen Gelenke beschränkt sich der Arbeitsraum des Industrieroboters auf einen im Wesentlichen kugelförmigen Arbeitsraum. Der kugelförmige Arbeitsraum kann insbesondere beim Beschicken von Speicher-Systemen nachteilig sein, da aufgrund des kugelförmigen Arbeitsraumes nicht alle Bereiche der meist zylinderförmig angeordneten Speicher-Regalsysteme, insbesondere die hinteren Abschnitte in höher gelegenen Regalfächern, erreicht werden können. Somit geht kostbarer Lagerraum verloren. Ferner sind derartige Industrieroboter teuer in der Unterhaltung, Herstellung und Unterhaltkosten und erhöhen somit die Kosten für derartige Lagersysteme oder entsprechende Anlagen zur automatisierten Bearbeitung und Weitereichung von Werkstücken.
Des Weiteren gibt es lineare Speicher- und Fördersysteme für Paletten und insbesondere Werkstückablagepaletten, wobei jedoch die Speicherlänge begrenzt ist. Alle Schienen, Kabel usw. müssen ebenfalls in der Länge mitwachsen. Ein derartiges System wird beispielsweise in der US 6,556,888 B2 beschreiben.
Aus der DE 600 00 747 T2 ist eine Ladestation bekannt, in der die einzelnen Speicher-Regalsysteme be- und entladen werden und die einen im Wesentlichen rechteckigen Arbeitsraum hat. Dies bedingt eine geradlinige Anordnung der einzelnen Speicher-Regalsysteme zueinander. Nachteilig bei derartigen Vorrichtungen ist, dass der benötigte Raum durch das lineare Verfahren der Ladestation in einer horizontalen und vertikalen Richtung einen besonders grossen Raumbedarf hat. Dies schränkt die Anzahl der lagerbaren Gegenstände und Werkstücke stark ein. Ferner ist bei einer derartigen linearen Anordnung die Hinzufügung unterschiedlicher Module mit unterschiedlichen Bauteiltiefen schwierig, da hierfür das horizontale und/oder vertikale Führungssystem entsprechend erweitert werden muss.
Des Weiteren zu erwähnen sind noch Karussellspeicher und Drehspeicher, welche mit Palettenwechslern kombiniert werden können. Zu erwähnen wären hier die US 5,222,285 , US 4,480,738 oder US 4,565,480 .
Aufgaben
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Handhabungseinrichtung vorzusehen, die kostengünstig herzustellen ist und dennoch einen grossen Arbeitsbereich bedienen kann. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage mit dieser Handhabungseinrichtung vorzusehen, die besonders flexibel zu bedienen ist, mit unterschiedlichen Modulen kombinierbar ist und ein späteres und flexibles Nachrüsten von zusätzlichen Modulen ermöglicht.
Lösung der Aufgaben und Vorteile der Erfindung
Zur Lösung der Aufgabe führt, dass die Handhabungseinrichtung in einen Arbeitsraum mit im Wesentlichen kreis- oder zylinderförmigen Grenzen verfahrbar ist.
Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei Speicher-Regalsystemen jeder Bereich des Speicher-Regalsystems mittels der Handhabungseinrichtung erreicht werden kann, wobei hierfür keine komplizierten und aufwendigen mehrgelenkigen Ausleger, wie bei Industrierobotern, oder kostenintensive Teleskopführungen erforderlich sind. Aufgrund des kreis- oder zylinderförmigen Arbeitsraumes kann die Handhabungseinrichtung zum Bedienen des kreis- oder zylinderförmigen Arbeitsraumes insgesamt weniger aufwendig, kostengünstiger und einfacher hergestellt werden.
In einer besonderen Ausführungsform ist in der Handhabungseinrichtung eine Basis und/oder eine Plattform vorgesehen, die um eine Bewegungsachse drehbar sind/ist. Welches der beiden Elemente der Handhabungseinrichtung um eine Bewegungsachse dreh- bzw. schwenkbar ist, ist unwesentlich, wesentlich ist hierbei, dass die Handhabungseinrichtung ein Schwenken eines Trägers in einem vorbestimmten Winkel um eine Bewegungsachse herum erlaubt. Hierfür können entweder die Basis, auf der die Handhabungseinrichtung angeordnet ist, und/oder die Plattform drehbar sein.
Die Basis ist zum kreisförmigen Bewegen einends an einem Drehlager und andernends an einer im Wesentlichen bogen- oder kreisförmigen Führung gelagert. Als Drehlager sind alle technisch vorstellbaren Vorrichtungen geeignet. Wesentlich ist hierbei nur, dass die Basis der Handhabungseinrichtung einends drehbar und andernends verfahrbar gelagert ist.
Als Führung kann ein Schienensystem verwendet werden, auf dem die Basis bzw. Rollelemente, die der Basis zugeordnet sind, aufliegen. Es sind jedoch auch andere Führungssysteme vorstellbar. Beispielsweise kann eine Gleitführung ausreichend sein, wenn das Drehlager kräftemässig entsprechend ausgelegt ist, d. h. die auftretenden Kräfte in horizontaler und vertikaler Richtung und die zugehörigen entsprechenden Drehmomente aufnehmen kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Handhabungseinrichtung der Erfindung ist die Basis mit einem steuerbaren Antrieb versehen. Als Antriebe können beispielsweise Elektromotoren und/oder Hydraulik- bzw. Maschinenantriebe und andere geeignete Antriebe verwendet werden. Wesentlich ist hierbei nur, dass der Antrieb ein arretierbares Steuern der Basis in vorbestimmten Winkeln um eine Bewegungsachse herum erlaubt, sodass vorprogrammierte Positionen mit dem Antrieb zum Bewegen der Handhabungseinrichtung angefahren werden können.
Ferner ist in der Handhabungseinrichtung ein Hubförderer vorgesehen, der ein Heben der Plattform in eine Höchst- und ein Senken in eine Tiefstposition erlaubt, wobei auch Zwischenpositionen gesteuert erreicht werden können. Als Hubförderer wird ein Scherenhubtisch bevorzugt, da er kostengünstig herzustellen und einfach in der Wartung ist. Es sind jedoch auch andere, geeignete Hubförderer vorstellbar, die ein gesteuertes und arretierbares Verfahren zwischen Höchst- und Tiefstpositionen der Handhabungseinrichtung erlauben. Beispielsweise wären Hydraulikzylinder oder Spindeltriebe vorstellbar, die auf der Basis festgelegt sind und mit dieser gedreht werden können. Auch bei dem Hubförderer werden vorteilhafter Weise die gleichen steuerbaren Antriebe wie bei der Basis verwendet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Scherenhubtisches ist dieser mit einer Kraftkompensationseinrichtung versehen. Bevorzugt wird hierbei eine Kraftkompensationseinrichtung, die eine Anschlagplatte aufweist, die mit einer Druckfeder zusammenwirkt. Die Anschlagplatte und die Druckfeder, die auf einem Führungsstab gelagert ist, können jeweils an der Basis oder an der Plattform angebracht sein. Als Kraftkompensationseinrichtung sind jedoch auch andere Ausgestaltungen möglich, wie Zugfedern, Drehstabfedern (Torsionsstäbe) mit dazugehörigem Hebel oder auch hydraulische Ausgleichsfedern. Wesentlich ist hierbei nur, dass die Kraftkompensation kostengünstig erzielt werden kann. Ein Vorteil einer derartigen Kraftkompensationseinrichtung ist, dass die Lebensdauer des Scherenhubtisches erhöht wird, da insbesondere beim Runterfahren in die Tiefstposition mit den grössten Beanspruchungen/Abnutzungen zu rechnen ist, wobei gerade die dafür verantwortlichen Kräfte von der Kraftkompensationseinrichtung abgefangen und am Scherenhubtisch vorbeigeführt werden (Kräftebypass). Durch die Entlastung kann das ganze System schlanker und kostengünstiger dimensioniert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Hubenergie beim Herunterfahren zwischengespeichert und beim Hinauffahren wieder freigesetzt wird. Somit kann der Antrieb ebenfalls schlanker und kostengünstiger dimensioniert werden, wie auch die Betriebskosten minimiert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Handhabungseinrichtung ist an der Plattform des Scherenhubtisches ein langer Ausleger vorgesehen, der in Radialrichtung zur Bewegungsachse der Basis verschiebbar ist und eine grosse Ausladung erlaubt, derart, dass ein zwei- oder mehrreihiges Ablegen und/oder Aufnehmen von beliebigen Gegenständen in radialer Richtung möglich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Handhabungseinrichtung ist der Ausleger nur linear verschiebbar. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass der Ausleger auf der Plattform zusätzlich noch dreh- und schwenkbar ist. Dies erfordert jedoch weitere Bauteile, die gewartet und gepflegt werden müssen, was insgesamt die Kosten erhöhen kann. Diese Schwenk- und Dreheigenschaften des Auslegers können aber je nach Bedarf nachgerüstet werden. Als Antrieb und Motor kommen ähnliche Antriebe wie bei der Basis bzw. beim Hubförderer in Frage.
Zum Steuern der Elemente (Basis, Hubförderer, Ausleger) der Handhabungseinrichtung können bekannte Steuerungssysteme- bzw. Programme verwendet werden. Wesentlich ist hierbei nur, dass diese Steuerungssysteme- bzw. Programme für jedes Element ein Steuern in wenigstens einer Richtung erlauben. Denn durch die vorteilhafte Anordnen der Elemente der erfindungsgemässen Handhabungseinrichtung reicht für jedes Element ein Steuerprogramm aus, das nur eine Dimension zu überwachen bzw. zu regeln braucht, nämlich ein Verschwenken bzw. Verdrehen um einen Winkel für die Basis, eine Höhenverschiebung für den Hubförderer und eine Längsverschiebung für den Ausleger. Damit kann die Programmierung der Steuerung der erfindungsgemässen Handhabungseinrichtung im Vergleich zu mehrgelenkigen Industrierobotern wesentlich vereinfacht werden, da weniger Bewegungsachsen und Bewegungsabläufe aufeinander abgestimmt werden müssen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Ausleger ein Handlingeinrichtung zum Ergreifen von Gegenständen vorgesehen. Die Handlingeinrichtung kann ein Greifer, eine Stapelgabel od. dgl. sein. Die Handlingeinrichtung des Auslegers sollte auf die jeweilige Verwendung ausgerichtet werden, sodass die jeweils gewünschten Funktionen erfüllt werden können. Beispielsweise kann auch, wenn gewünscht, als Handlingeinrichtung eine andere Funktionseinrichtung, wie eine Schweisseinrichtung, vorgesehen sein. Zum Greifen von Gegenständen wären beispielsweise auch Ansaugeinrichtungen am Ausleger als Handlingeinrichtung denkbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Handhabungseinrichtung ist an dem Endabschnitt des Auslegers ein Anschlusszapfen vorgesehen, mittels dem eine Stapelgabel als Beispiel für ein Handlingeinrichtung automatisiert montiert und demontiert werden kann. Hierfür fährt die Handhabungseinrichtung an einen entsprechenden Rüstplatz oder an eine Regalposition, wo die eine Handlingeinrichtung abgegeben und eine Stapelgabel oder eine andere Funktionseinrichtung automatisiert nachgerüstet werden kann.
Anstatt oder zusätzlich zu der Handlingeinrichtung kann ein zusätzlicher stationärer und/oder mobiler Roboter vorgesehen werden. Mit diesem können eine Vielzahl von zusätzlichen Tätigkeiten bzw. Arbeiten verrichtet werden, wie beispielsweise ein Auf- und Abspannen von Werkstücken, ein Beschicken von Werkstückträger, ein Entgraten von Werkstücken, ein einzelnes Waschen von Werkstücken, ein Kommissionieren von Werkzeugen und/oder ein Markieren der Werkstücke durch eine Laser- oder Prägemarkierung. Vor allem ist aber auch daran gedacht, mit der Handhabungseinrichtung einen mobilen Roboter mitzuführen. Dieser kann ebenfalls die oben erwähnten Tätigkeiten verrichten.
Um die Handhabungseinrichtung möglichst kräftegünstig auszulegen, ist an dem Ausleger vorteilhafter Weise eine Zugankerkonstruktion, ähnlich wie bei einem Turmdrehkran, angeordnet.
Ferner kann an dem Ausleger ein Zusatzgewicht vorgesehen sein, so dass er optimal an die zu tragenden Lasten anpassbar ist. Das Zusatzgewicht kann stationär oder verschiebbar an dem Ausleger vorgesehen sein, so dass es an die jeweilige Lastsituation anpassbar ist, um entsprechende Kräfte auszugleichen. Auf diese Konstruktionen kann jedoch verzichtet werden, wenn die Handhabungseinrichtung nicht die entsprechenden Lasten heben muss, sodass kein Umkippen der Handhabungseinrichtung beim Handhaben der zu positionierenden Gegenstände zu befürchten ist.
Durch die Bewegung der Handhabungseinrichtung in einem zylindrischen Arbeitsraum kann die Handhabungseinrichtung in verschiedensten Anlagen zur automatisierten Fertigung verwendet werden. Die Handhabungseinrichtung kann mit unterschiedlichen Modulen, wie Speicher-Regalsystemen zum Lagern von Gegenständen auf tragbaren Plattformen, Werkzeugmaschinen, in denen die von der Handhabungseinrichtung zugeführten Gegenstände be- und/oder überarbeitet werden usw., kombiniert werden. Wesentlich ist hierbei nur, dass die Module kreisförmig bzw. zylindrisch um die Handhabungseinrichtung angeordnet sind. Durch diese zylindrische Anordnung der Module um die Handhabungseinrichtung und die Nutzung der grossen Ausladungsreichweite kann bei einem geringeren Raumbedarf und einer besseren Nutzung des vorhanden Raumes im Vergleich zum Stand der Technik ein grösserer Lagerraum bereitgestellt werden.
Auch können durch die zylindrische Anordnung der Anlagen unaufwendig mehrere Handhabungseinrichtungen miteinander kombiniert werden, so dass im Grundriss achtförmige bis blütenförmige Anordnungen von zylindrischen Arbeitsräumen erzielt werden können. Hierbei können entsprechende Übergabemodule vorgesehen werden, die an Schnittstellen zwischen den zylindrischen Arbeitsräumen angeordnet sind.
Insbesondere ermöglicht die kreisförmige oder zylindrische Anordnung der Module einen schnelleren Zugriff der erfindungsgemässen Handhabungseinrichtung auf die jeweiligen Ladeflächen bzw. Module der Anlage.
Ein weiterer Vorteil der Handhabungseinrichtung, die einen zylindrischen Arbeitsraum aufweist, ist, dass die Programmierung der Handhabungseinrichtung im Vergleich zu Industrierobotern mit mehreren Bewegungsachsen vereinfacht werden kann. Denn die Handhabungseinrichtung kann gemäss dem Zylinderkoordinatensystem programmiert werden, wobei nur drei Parameter in X-Z-Richtung und ein Bewegungswinkel φ berücksichtigt zu werden brauchen, wodurch eine Arbeitsraum bezogene, einfache und dennoch genaue Steuerung im dreidimensionalen Raum möglich ist.
Ein weiterer Vorteil der Handhabungseinrichtung, die eine Zwei- oder Mehrreihigkeit in radialer Richtung zum Lagern von tragbaren Plattformen nutzt, ist, dass die Speicherdichte bezüglich eines nur einreihigen Lagerkonzeptes wesentlich grösser ist.
Bei einer erfindungsgemässen Anlage soll nun der Handhabungseinrichtung ein Lager-Regal-System zugeordnet sein. Infolge der Ausgestaltung der Handhabungseinrichtung und deren Bewegung im Kreis ist auch das Lager-Regal-System kreisförmig um die Handhabungseinrichtung angeordnet. Dieses Lager-Regal-System weist einzelne Regalmodule auf, die eine Mehrzahl von Plätzen für Gegenstände, zu bearbeitende Werkstücke, Werkzeuge, Werkzeug-Magazine, Platzhalter usw. anbieten. Dabei sind mehrere Ebenen übereinander und ggf. auch mehrere Reihen nebeneinander bzw. hintereinander vorgesehen. Im Falle, dass mehrere Reihen hintereinander gewünscht werden, hat es sich als günstig erwiesen, die hinteren Reihen höher zu lagern, damit auch ein Zugriff zur hinteren Reihe über eine vordere Reihe erfolgen kann. Der Raum unter der untersten Ebene wird bevorzugt als Stauraum beispielsweise für Europaletten genutzt. Insgesamt sollen aber Standard-Regalkomponenten zur Anwendung kommen.
Statt eines Regalmoduls kann auch eine Waschmaschine vorgesehen sein. In dieser Waschmaschine können beliebige Gegenstände, bei denen es notwendig ist, gereinigt werden. Dabei kann es sich beispielsweise um Werkstücke auf der Palette, aufgespannte Vorrichtungen oder Werkzeuge handeln. Bevorzugt wird auch eine Kopfüber-Reinigung bzw. eine Rotation des zu reinigenden Gegenstandes in mehreren Ebenen.
Des Weiteren kann zwischen den Regalmodulen auch ein Rüstplatz angeordnet werden. Dieser ist bevorzugt als Schleuse ausgestaltet und besitzt einen geräumigen Rundum-Zugang.
In dem Rüstplatz geschieht ein Auf- und Abspannen von Fertigungsteilen auf Maschinenpaletten, ein zur Verfügung stellen von Werkzeug usw. Hierzu kann im Rüstplatz auch eine höhenverstellbare und/oder drehbare Handlingeinrichtung vorgesehen werden, beispielsweise ein Hubtisch. Hierbei handelt es sich vor allem um einen sehr ergonomischen Rüstplatz.
Das Be- und Entladen der Werkstückträger auf die Handhabungseinrichtung erfolgt bevorzugt über einen Umgriffplatz, welcher der Handhabungseinrichtung zugeordnet ist. In diesem Fall werden die Werkstückträger mittels der Lineareinheit aus dem Regalmodul genommen, auf den Umgriffplatz gelegt und von dort aus auf die dafür vorgesehenen seitlichen Ablageplätze abgelegt. Bei Nichtgebrauch kann der Umgriffplatz eingefahren werden, damit keine Kollisionsgefahr besteht.
Ein besonderes Augenmerk wird auch auf die Werkzeug-Handhabung und den Werkzeugkreislauf gerichtet. Wichtig sind vor allem folgende Funktionen:

– Werkzeuge der Werkzeug-Maschine zuführen
– Werkzeuge lagern und verwalten
– Werkzeug-Verkettung zwischen mehreren Werkzeug-Maschinen
– Werkzeugkreislauf zwischen Werkzeugeinstellraum und der erfindungsgemässen Anlage

Für die Werkzeugzuführung beinhaltet eine Anlage eine Be- und Entladestation, ein systeminternes Werkzeug-Lager, Werkzeugzuführung bzw. Werkzeugwechsler für Bearbeitungsmaschinen und insbesondere auch ein Werkzeugträger, um ein Werkzeug von der Handhabungseinrichtung zu übernehmen und an die Bearbeitungsmaschine zu übergeben. Für alle diese Funktionen gibt es eine Vielzahl von Ausgestaltungen, die vom Erfindungsgedanken umfasst sein sollen.
Für das Lagern der Werkzeuge bieten sich ebenfalls eine Vielzahl von Möglichkeiten an, wobei bevorzugt eine Mehrzahl von Werkzeugen in einen Werkzeugträger aufgenommen ist. Diese werden dann über die Be- und Entladestation (Schleuse) dem System zugeführt bzw. aus dem System entnommen. Mittels Stapler können die Werkzeugträger transportiert werden:
Gedacht ist auch an ein Werkzeug-Modul für einen Handstapler. Dieses Werkzeug-Modul findet dann Platz zwischen zwei Regalmodulen und kann von der Handhabungseinrichtung be- bzw. entladen werden. In diesem Modul können beispielsweise auch verschlissene Werkzeuge gesammelt werden.
Bezüglich einer Gesamtanlage bietet die vorliegende Erfindung eine Vielzahl von Möglichkeiten. Die einfachste Variante ist die Zuordnung von einer Handhabungseinrichtung mit entsprechenden Regalmodulen zu einer Bearbeitungsmaschine. Je nach Wunsch können die Regalmodule durch Rüstplatz, Waschmaschine, sekundär Werkzeug-Magazin, Übergabemodul usw. ersetzt und ergänzt werden.
Des Weiteren kann natürlich eine Handhabungseinrichtung auch zwei oder mehr Bearbeitungsmaschinen bedienen, die dann im Kreis um die Handhabungseinrichtung angeordnet sind.
Des Weiteren sind zwei benachbarte Handhabungseinrichtungen für zwei oder mehr Bearbeitungsmaschinen denkbar, wobei zwischen den einzelnen Handhabungseinrichtungen noch ein Übergabemodul angeordnet sein kann. Die Vervielfachung dieses Aufbaus ist ohne grosse Schwierigkeiten möglich und wird entsprechend den Wünschen des Kunden mit vielseitigen Layout-Gestaltungsmöglichkeiten erstellt.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung, diese zeigt in
1 eine perspektivische Ansicht einer Anlage, in der die erfindungsgemässe Handhabungseinrichtung verwendet wird;
2 eine Draufsicht auf die Anlage von 1;
3 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Anlage entsprechend 1;
4 eine Draufsicht auf weitere Ausführungsformen der Anlage von 1;
5 eine perspektivische Teilansicht der erfindungsgemässen Handhabungseinrichtung;
6 eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe Handhabungseinrichtung von 5;
7 eine Seitenansicht der erfindungsgemässen Handhabungseinrichtung von 5 in unterschiedlichen Verfahrpositionen;
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Handhabungseinrichtung von 5;
9.1–9.3 unterschiedliche Hebezwischenpositionen der Handhabungseinrichtung von 8 in Seitenansicht;
10.1–10.4 perspektivische Ansichten von unterschiedlichen Handlingeinrichtungen für die Handhabungseinrichtung von 1;
11.1 u. 11.2 jeweils eine perspektivische Ansicht eines Rüstplatzes;
12, 13, 14 unterschiedliche Ansichten einer Waschmaschine;
15, 16 und 18 unterschiedliche Ausführungsformen von Regalmodulen für ein Speicher-Regalsystem z. B. für die Anlage nach 1;
17 eine perspektivische Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Handhabungseinrichtung;
19 eine perspektivische Ansicht eines sekundären Werkzeug-Magazins;
20 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Handhabungseinrichtung;
21 eine perspektivische Teilansicht Ausschnitts aus einem weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Handhabungseinrichtung.
In den 1 bis 4 sind unterschiedliche Anlagen P1 bis P3 zum Handhaben und Speichern von Gegenständen 2 gezeigt, in denen wenigstens eine erfindungsgemässe Handhabungseinrichtung 1 verwendet wird. Mittels der erfindungsgemässen Handhabungseinrichtung 1 können beispielsweise zu bearbeitende oder bearbeitete Werkstücke den unterschiedlichen Modulen eines Speicher-Regalsystems 34 der jeweiligen Anlage P1 bis P3 zum automatisierten Fertigen oder Bearbeiten zugeführt werden.
In 1 ist eine erste Ausführungsform einer Anlage P1 der Erfindung gezeigt. Die Anlage weist eine erfindungsgemässe Handhabungseinrichtung 1 auf, mit der Gegenstände/Werkstücke/Werkzeuge/Platzhalter 2 usw. den Modulen des Speicher-Regalsystems 34, einer Waschmaschine 35, einer Werkzeugmaschine 36 direkt in deren Bearbeitungsraum oder einem Werkzeugmaschinen-Rüstplatz 38 und/oder einem Werkzeug-Rüstplatz 37 zugeführt bzw. von diesen abgeführt werden. Die Gegenstände/Werkstücke 2, die tragbaren Plattformen 3 und Werkzeuge der Werkzeugmaschine 36 können in dem Speicher-Regalsystem 34 zwischengespeichert werden.
In 2 ist die in 1 dargestellte Anlage P1 als Draufsicht dargestellt. Hier ist gut zu erkennen, dass die einzelnen Module der Anlage P1 im Kreis um die erfindungsgemässe Handhabungseinrichtung 1 angeordnet sind. Die einzelnen Module sind derart im Kreis um die Handhabungseinrichtung 1 angeordnet, dass die Handhabungseinrichtung 1 beispielsweise einen Werkstückträger 18 oder eine tragbare Plattform 3 innerhalb eines gedachten zylindrischen Ringkörpers positionieren, d. h. aufnehmen und ablegen kann. Vorteilhafterweise wird die Handhabungseinrichtung 1 dabei über Zylinderkoordinaten gesteuert.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Anlage P2 gezeigt. Hier sind zwei Werkzeugmaschinen 36, 36.1, zwei Rüstplätze 37, 37.1 und eine Waschmaschine 35 vorgesehen, wobei das Speicher-Regalsystem 34 als Zwischenlager für die in den jeweiligen Werkzeugmaschinen bearbeiteten Gegenstände/Werkstücke 2 und/oder tragbaren Plattformen 3 dient.
Ein Zuführen und Abführen der Gegenstände/Werkstücke 2 erfolgt über die Rüstplätze 37 bzw. 37.1, ebenso auch der entsprechenden Handlingeinrichtungen für die Werkzeugmaschinen und für die Handhabungseinrichtung 1. Es ist jedoch auch möglich diese Handlingeinrichtungen in dem Speicher-Regalsystem 34 zwischenzuspeichern.
4 zeigt eine weitere Anlage P3, die etwa eine Verdoppelung der Anlage P1 nach den 1 und 2 ist. Zwei Anlagen P1 nach den 1 und 2 sind hier über ein Übergabemodul 39 verbunden, sodass die in der einen Werkzeugmaschine 36 vorbearbeiteten Werkstücke zu der nächsten Werkzeugmaschine 36.1 gefördert werden können, in der die weiteren Bearbeitungsschritte an dem Werkstück/Gegenstand 2 erfolgen.
In allen gezeigten Anlagen P1 bis P3 aus 1 bis 4 sind die einzelnen Module jeweils im Kreis um die jeweilige Handhabungseinrichtung 1 angeordnet. Dies erlaubt, einen gesicherten Raum bereitzustellen, der nicht von Personal betreten zu werden braucht, wodurch auch eine bessere Arbeitsplatzsicherheit gewährleistet werden kann. Der Zugang zum Innenraum kann bei abgeschalteter Anlage über den Rüstplatz 37, 37.1 und/oder 37.2 insbesondere über die Schleusentür innen 41 erfolgen.
In den 5 bis 7 ist ein Beispiel einer erfindungsgemässe Handhabungseinrichtung 1 dargestellt. Dabei handelt es sich um ein 3-Achsen-Handlinggerät. Die Handhabungseinrichtung 1 weist eine Basis 5 auf, die um eine Bewegungsachse Z drehbar ist. Hierfür ist die Basis 5 an einem Ende an einem Drehlager 6 angeordnet und wird an einem anderen Ende über eine Führung 7 geführt, die im Wesentlichen kreisförmig ist. An der Basis 5 ist ein Antrieb insbesondere ein Drehantrieb 8 angeordnet, von dem ein Fahrwerk 27 an der Basis 5, das mit der Führung 7 zusammenwirkt, gesteuert angetrieben wird, sodass die Basis 5 um die Bewegungsachse Z in verschiedenen, vorbestimmten Bewegungswinkeln φ verfahrbar und arretierbar ist.
An der Basis 5 ist ein Scherenhubtisch 12 vorgesehen, der mit der Basis 5 um die Bewegungsachse Z geschwenkt wird. Der Scherenhubtisch 12 weist Scherenglieder 9 auf, die an eine Plattform 10 anschliessen.
In 7 ist der Scherenhubtisch 2 in seiner Tiefst- und – gestrichelt – in seiner Höchstposition dargestellt. An der Plattform 10 des Scherenhubtisches 12 ist ein Ausleger 11 linear verfahrbar angebracht. Die Position zwischen Plattform 10 und Ausleger 11 wird durch eine Indexiereinrichtung 58, wie sie in 21 angedeutet ist, indexiert.
In 7 ist der Ausleger 7 in der Tiefstposition des Scherenhubtisches 12 und in einer Rückfahrposition und mit gestrichelten Linien in der Höchstposition des Scherenhubtisches 12 und in einer Ausfahrposition gezeigt, wobei die lineare Bewegung zwischen Rückfahr- und Ausfahrposition in X-Richtung radial zur Bewegungsachse Z erfolgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Handhabungseinrichtung 1, wie in den 8 und 9.1 bis 9.3 gezeigt, eine Kraftkompensationseinrichtung 14. Die Kraftkompensationseinrichtung 14 weist eine Druckfeder 15 auf, die auf einen Führungsstab 16 aufgesetzt ist und mit einer Anschlagplatte 17 an der Plattform 10 zusammenwirkt. Diese Kraftkompensationseinrichtung 14 übernimmt beim Herabsenken der Plattform 10 hin zu und in die Tiefstposition einen Teil der hierbei auftretenden Absenkkräfte, wodurch die Lebensdauer der Handhabungseinrichtung 1, insbesondere des Scherenhubtisches 12, insgesamt verlängert wird. Des Weiteren wird die Hubenergie beim Absenken zwischengespeichert und beim Anheben wieder freigegeben, wodurch auch die Betriebskosten gesenkt werden können.
8 zeigt die Handhabungseinrichtung 1 kurz vor Erreichen der Kraftkompensationseinrichtung, wobei Anschlagplatte 17 und der Führungsstab mit der Druckfeder 15 zueinander beabstandet sind. Die Anschlagplatte 17 ist an der Plattform 10 des Hubtisches angebracht und weist eine Ausnehmung 23 zum Führen des Führungsstabes 16 auf, wobei die Druckfeder mit Führungsstab 16 an der Basis 5 vorgesehen sind. Es sind jedoch auch andere Anordnungen der Elemente der Kraftkompensationseinrichtung 14 vorstellbar. Beispielsweise kann die Anschlagplatte 17 an der Basis 5 und der Führungsstab 16 mit Druckfeder 15 an der Plattform 10 vorgesehen sein.
In 9.1 bis 9.3 sind Zwischenpositionen beim Herabsenken der Plattform in ihre Tiefstposition gezeigt, die die Stützwirkung der Druckfeder 15 für die Absenkkraft der Plattform darstellen.
In 8 ist auch eine Zugankerkonstruktion 22 zu erkennen, welche dem Ausleger 11 die erforderliche Stabilität und Steifigkeit verleiht sowie die Einstellung der Vorspannung ermöglicht.
10.1 bis 10.4 zeigen unterschiedliche Handlingeinrichtungen 4.1 bis 4.4, die an dem Ausleger 11 vorgesehen sein können. 10.1 zeigt eine Handlingeinrichtung 21, mit der ein Werkstückträger 18 an einem Endabschnitt ergriffen werden kann.
10.2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Handlingeinrichtung 4.2, wobei hier eine stapelgabelartige Stapelgabel 19.1 vorgesehen ist, die den Werkstückträger 18 seitlich angreift und untergreift.
Der Ausleger 11 kann auch mit Stapelgabeln als Handlingeinrichtung 4.3 zum Aufnehmen und Stapeln von tragbaren Plattformen, insbesondere Paletten 3 verwendet werden. Eine exemplarische Ausgestaltung der Palette 3 ist beispielsweise in 11.2 gezeigt, jedoch ist auch an Maschinen-, Vorrichtungs-, Werkstückablage-, Material- oder Werkzeugpaletten gedacht. Die hierfür geeignete Stapelgabel 19.2 bzw. 19.3 bei der Handlingeinrichtung 4.4 kann auf dem Ausleger 11, wie in den 10.3 und 10.4 gezeigt, nahe des Endabschnitts oder am Endabschnitt des Auslegers 11 vorgesehen sein.
In 10.3 ist die Stapelgabel 19.2 auf den Ausleger aufgesetzt, wobei hierfür geeignete Befestigungseinrichtungen vorgesehen sind, die ein automatisiertes Aufnehmen und Abgeben der Stapelgabel 19.2 erlauben. In 10.4 ist die Stapelgabel am Ende des Auslegers 11 demontierbar angebracht, wobei hierfür ein Anschlusszapfen 20 vorgesehen ist, der vom Ausleger 11 vorsteht, so dass ein automatisiertes Montieren und Demontieren des Stapelgabel 19.3 möglich ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäss 17 soll auf dem Ausleger 11 der Handhabungseinrichtung 1 noch ein zusätzlicher mitfahrender Industrieroboter 50 angeordnet sein. In diesem Fall sind an der Plattform 10 seitlich noch zwei weitere Werkstückablagepalette 51.1 und 51.2 vorgesehen, wobei sich auf dem Werkstückablagepalette 51.1 z. B. Rohlinge und auf dem Werkstückablagepalette 51.2 Fertigteile befinden können. Damit handelt es sich hier um mitfahrende Magazine zur Speicherung der benötigten Gegenstände, Greifer, Bearbeitungswerkzeuge usw.. Die Werkstückablagepalette 51.1 und 51.2 können am hierfür vorgesehenen Umgriffplatz abgelegt werden und mit dem Ausleger 11 der Handhabungseinrichtung 1 ergriffen werden und im gesamten Arbeitsbereich der Handhabungseinrichtung transportiert und abgelegt bzw. wieder aufgenommen werden.
Vor dem Industrieroboter 50 befindet sich ein Greifermagazin 53, aus dem sich der Roboter den benötigten Greifer entnehmen kann, und davor ein Werkzeugmagazin 54. Aus diesem kann der Roboter das von der Maschine benötigte Werkzeug entnehmen und an die Maschine oder ein Maschinenmagazin übergeben.
Der mitfahrende Industrieroboter hat als wesentlichen Vorteil eine grosse Erweiterung der Arbeitsreichweite durch die Überlagerung von den drei zusätzlichen NC-Achsen der 3-Achsen-Handhabungseinrichtung zur Folge. Die „Roboterzelle” ist nicht mehr stationär, sondern an jedem beliebigen Ort im Arbeitsbereich der Handhabungseinrichtung einsetzbar.
Für den mitfahrenden Industrieroboter sind folgende mögliche Tätigkeiten denkbar, jedoch nicht abschliessend:

– Beschicken mit Roh- und Fertigteilen • direkt im Bearbeitungsraum der Bearbeitungsmaschine • auf dem Werkstück-Rüstplatz (Hauptzeitparallel)
– Entgraten der Werkstücke
– Werkstücke einzeln waschen
– Kommissionieren der Werkzeuge
– Werkzeuge einzeln waschen
– Markierung der Werkstücke: • Laser-Markierung • Präge-Markierung

11.1 und 11.2 zeigen jeweils perspektivische Ansichten eines Werkstück-Rüstplatzes 37, wobei eine Schleusentür 40 aussen und ein Schleusentür 41 innen in unterschiedlichen Positionen dargestellt sind, sodass ein sicheres, unfallfreies Betätigen der Anlagen P1 bis P3 gewährleistet wird und der Arbeitsraum vor dem Zutritt unberechtigter Personen gesichert ist.
In 11.2 ist auch ein Werkstückträger 18 dargestellt, der auf einem Ständer 42 gelagert ist. Dieser Ständer 42 kann höhenverstellbar und/oder drehbar sein, sodass das Ab- und Aufrüsten der tragbaren Plattformen 3 erleichtert wird.
In den 12 bis 14 ist eine Waschmaschine 35 in unterschiedlichen Ansichten gezeigt. Die Waschmaschine 35 dient bsplw. dem Reinigen von Werkstückträgern 18 und tragbaren Plattformen 3, die über eine weitere Handlingeinrichtung 45 an einer Rotationseinrichtung 44 festgelegt werden, wobei die Handlingeinrichtung 45 dreh- und schwenkbar ist, sodass an dem Werkstückträger 18 oder an tragbaren Plattformen 3 anhaftender Schmutz durch Dreh- und Schwenkbewegungen entfernt werden kann. Zusätzlich ist eine Sprüheinrichtung 46 zum Reinigen des Werkstückträgers 18 vorgesehen, die geeignete Liquide versprüht und/oder verspritzt. Hierbei ist denkbar, dass zuerst eine Reinigungsflüssigkeit versprüht wird, die nach einer gewissen Einwirkzeit von Druckluft, die von der Sprüheinrichtung 46 ausgedrückt wird, getrocknet wird. Zusätzlich sind hierfür auch entsprechende Heizeinrichtungen und Auffangbehälter vorstellbar.
15, 16 und 18 zeigen unterschiedliche Regalmodule 34.1; 34.2 und 34.3 die als Beispiele in dem Speicher-Regalsystem 34 verwendet werden können. Exemplarisch ist ein Regalmodul 34.1 gezeigt, das zu einer zweireihigen Beschickung mit Gegenständen bzw. Paletten geeignet ist. Hierzu weist das Regalmodul 34.1 Querträger 24.1, 24.2 unterschiedlicher Bauteilhöhe auf, die ein Stapeln der Gegenstände auf unterschiedlichen Höhen erlauben, sodass die Handhabungseinrichtung 1 jeweils auf die auf den unterschiedlich hohen Querträgern gelagerten/angeordneten Werkzeugstückträger/Gegenstände/Werkzeuge/Werkstücke/Platzhalter usw. zugreifen kann. Das Regalmodul kann natürlich in der Tiefe auch nur einreihig oder mehr als zweireihig ausgestaltet sein. Auch für die Höhe stellt nur die Hallenhöhe eine Begrenzung dar.
16 zeigt ein alternatives Regalmodul 34.2, wobei ein Boden 25 des Regalmoduls 34.2 eine Ausnehmung 26 aufweist, die ein Be- und Entladen erleichtert, wenn die Handhabungseinrichtung mit einer Stapelgabel 19.2 versehen ist.
In einem Regalmodul 34.3 des Speicher-Regalsystems 34 kann auch gemäss 18 eine Be- und Entladestation (30) für Werkzeuge integriert sein. Dies ist beispielsweise in 18 erkennbar, wo in dem Regalmodul 34.3 ein Werkzeugträger 52 angeordnet ist. Dieser Werkzeugträger 52 besteht der Einfachheit halber aus einer tragbaren Plattform und einer senkrechten Scheibe, welche seitliche Mulden aufweist, in die das Werkzeug mit der Ringnut nach der Konusaufnahme eingesetzt werden kann. Diese Werkzeugträger 52 besitzen selbstverständlich eine obere und untere Indexierung zur Erzielung der notwendigen Positioniergenauigkeit.
In den Zeichnungen nicht dargestellt, aber bevorzugt, ist, dass das Speicher-Regalsystem fest an die Kreisbogenführung 7 angekoppelt ist. Damit und durch die ringförmige Anordnung wird eine hohe Eigensteifigkeit erzielt, so dass hierfür keine eigenen Massnahmen mehr erforderlich sind.
Die Funktionsweise der Anlagen P1 bis P3 wird rein exemplarisch anhand der Anlage P1, die in 1 und 2 gezeigt ist, beschrieben, was keinerlei Einschränkung nur auf diese Anlage bedeutet. Vielmehr erlaubt die erfindungsgemässe Handhabungseinrichtung eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten mit unterschiedlichen Modulen, wie in den 1 bis 4 angedeutet:
An dem Rüstplatz 37 kann ein Gegenstand 2 von der Handhabungseinrichtung 1 aufgenommen werden. Der Gegenstand 2 ist in 1 hier als Platzhalter dargestellt. Die Abmessungen der Fächerhöhe der Speicher-Regalsysteme 34 und die Abmessungen der Zugangöffnungen eines Werkzeugmaschinen-Rüstplatzes 38 ergeben den Platzhalter, der den Raum definiert, den ein Gegenstand/Werkstück 2 usw. einnehmen kann.
Der Gegenstand 2 als Beispiel für eine beliebiges Werkstück/Werkzeug/Werkstückträger usw. wird über die geöffnete Schleusentür 41 von der Handlingeinrichtung 4 der Handhabungseinrichtung 1 entnommen. Hierfür fährt die Handhabungseinrichtung 1 zu der vorbestimmten Position des im Rüstplatz 37 auf dem Ständer 42 angeordneten Gegenstandes und nimmt den Gegenstand 2 auf, wobei der Ausleger in Z-Richtung auf eine vorbestimmte Höhenposition und radial zur Schwenkachse Z vor- und zurückgefahren wird.
Der aufgenommene Gegenstand 2 wird dann gemäss seiner Bestimmung entweder zuerst in einem der Regalmodule 34.1 zwischengelagert oder direkt dem Bearbeitungsraum oder Werkzeugmaschinen-Rüstplatz 38 der Werkzeugmaschine 36 zugeführt. Die Werkzeugmaschine 36 bearbeitet den Gegenstand/das Werkstück 2 entsprechend, wonach die Handhabungseinrichtung 1 den bearbeiteten Gegenstand/das Werkstück 2 mittels seiner Handlingeinrichtung 4 entnimmt und entweder in dem Regalmodul 34.1 zwischenlagert oder wieder direkt dem Rüstplatz 37 zuführt.
Der auf einer Palette 3/einem Werkstückträger 18 durch den Bearbeitungsschritt des Gegenstandes 2 in der Werkzeugmaschine 36 angefallene Schmutz kann in der Waschmaschine 35 beseitigt werden. Hierfür fährt die Handhabungseinrichtung 1 die Palette 3/den Werkstückträger 18 in die Waschmaschine 35 ein, wo die Palette 3 bzw. der Werkstückträger 18 und der Gegenstand 2 gereinigt werden.
Bei diesen Verfahrensschritten wird die Handhabungseinrichtung 1 vorteilhafter Weise nach einem Zylinderkoordinatensystem verfahren, wobei die Handhabungseinrichtung 1 durch die einzelnen Bauelemente, wie Basis 5, Scherenhubtisch 12 und in Führungen 13 geführten Ausleger 11, im Stande ist, ihre Handlingeinrichtung 4 sowohl in Z-Richtung als auch in X-Richtung zu verfahren und um den Bewegungswinkel φ zu drehen, sodass ein Arbeitsraum beschrieben wird, der dem oben erwähnten zylindrischen Ringkörper entspricht. Der Grundriss des dadurch umschriebenen Zylinders kann einen kreisförmigen, halbkreisförmigen, wabenförmigen oder jeden anderen geeigneten Grundriss aufweisen. Der Ringkörper kann einem geraden oder schiefen Zylinder entsprechen.
Des Weiteren ist an einer Anordnung einer stationären Roboterzelle innerhalb des Speicher-Regalsystems gedacht. Hierbei kann es sich um einen handelsüblichen stationären Roboter handeln. Bei dieser stationären Roboterzelle übernimmt dann die eigentliche Handhabungseinrichtung 1 die gesamte Logistik der Werkstückablageplatte (Zubringen und Abführen, Ein- und Ausschleusen, sowie das im Regalssystem Zwischenspeichern), was zu einem enormen Einsparungspotential führt. Die Anordnung der stationären Roboterzelle ist an jedem beliebigen Ort innerhalb des Systems denkbar und möglich und vor allem auch auf der obersten Regalebene.
Als Tätigkeit für die stationäre Roboterzelle wird an ein

– Auf-/Abspannen der Werkstücke
– Beschicken der Werkstückträger
– Entgraten der Werkstücke
– Markieren der Werkstücke mit einer Laser- oder Prägemarkierung

Beim Zuführen bzw. Entnehmen der Werkzeuge zu bzw. aus der Bearbeitungsmaschine soll dies von vorne aus dem Bearbeitungsraum heraus geschehen. Denkbar ist das Überführen der Werkzeuge in das Primär-Werkzeugmagazin der Bearbeitungsmaschine, eine direkte Übergabe an den Werkzeugwechsler der Bearbeitungsmaschine oder sogar eine direkte Übergabe in die Werkzeugspindel der Bearbeitungsmaschine, vor allem bei einem mitfahrenden Industrieroboter oder im letzteren Fall geschieht dies gemäss 20 durch ein Werkzeuggreifermodul 56 am Ausleger 11 der Handhabungseinrichtung.

Des Weiteren können eine Vielzahl von Werkzeugen in einem sekundären Werkzeug-Magazin 55, welches gemäss 19 bogenförmig um die Handhabungseinrichtung 1 angeordnet ist, abgelegt bzw. aufgenommen werden und dadurch die Werkzeugkapazität der Werkzeugmaschine 36 kostengünstig enorm erhöhen. Bezugszeichenliste

1	Handhabungseinrichtung	34	Speicher-Regalsystem/Regalmodul
2	Gegenstand/Werkstück /Platzhalter	35	Waschmaschine
3	Palette/Stapeluntersatz/tragbare Plattform	36	Werkzeug-Maschine
4	Handlingeinrichtung	37	Rüstplatz
5	Basis	38	Werkzeugmaschinen-Rüstplatz
6	Drehlager	39	Übergabemodul
7	Führung	40	Schleusentür aussen
8	Antrieb	41	Schleusentür innen
9	Scherenglied	42	Ständer
10	Plattform	43
11	Ausleger	44	Rotationseinrichtung
12	Scherenhubtisch	45	Handlingeinrichtung
13	Führung	46	Sprüheinrichtung
14	Kraftkompensationseinrichtung	47
15	Druckfeder	48
16	Führungsstab	49
17	Anschlagplatte	50	Industrieroboter
18	Werkstückträger	51	Werkstückablagepalette
19	Greifeinrichtung/Stapelgabel	52	Werkzeugträger
20	Aufnahme-Einrichtung	53	Greifermagazin
21	Handlingeinrichtung	54	Werkzeugmagazin
22	Zugankerkonstruktion	55	Sekundär Werkzeug-Magazin
23	Ausnehmung	56	Werkzeug-Greif-Einrichtung
24	Querträger/Tragelement	57
25	Boden	58	Indexierungseinrichtung
26	Ausnehmung	X	Radialrichtung
27	Fahrwerk	Y	Bewegungsachse
28		Z	Bewegungswinkel
29		P1	Anlage
30	Be- und Entladestation	P2	Anlage
31		P3	Anlagen
32

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007026299 A1 [0003]
US 6556888 B2 [0004]
DE 60000747 T2 [0005]
US 5222285 [0006]
US 4480738 [0006]
US 4565480 [0006]

Claims

Modulare Anlage zur Handhabung von Gegenständen, insbesondere tragbaren Plattformen (3), wie Paletten, Maschinenpaletten, Vorrichtungspaletten, Werkstückablagepaletten, Werkzeugträger und Werkzeuge, Werkstücke usw. zwecks Automatisierung der Fertigungsperipherie, insbesondere bestehend aus einer Handhabungseinrichtung (1) zum Aufnehmen und/oder Ablegen der Gegenstände, Mitführen von mittelschweren Lasten, wie bspw. einem Industrieroboters, kombinierbar mit Modulen, wie einem Speicher-Regalsystem (34), einem Werkstück-Rüstplatz (37), einer stationären und/oder mobilen Roboterzelle, einem Werkzeugspeicher (52) und/oder einer Waschmaschine (35) od. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (1) in einen Arbeitsraum mit im Wesentlichen kreis- oder zylinderförmigen Grenzen verfahrbar ist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (34; 35; 37; 39; 52) im Kreis um die Handhabungseinrichtung (1) angeordnet sind.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicher-Regalsystem (34) aus Regalmodulen (34.1, 34.2, 34.3) besteht.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicher-Regalsystem (34) wenigstens eine Plattformebene aufweist, die ein zwei- oder mehrreihiges Anordnen von Gegenständen erlaubt und zumindest eine Plattformebene Tragelemente (24) mit gegebenenfalls unterschiedlichen Höhenabmessungen aufweist.
Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Module eine Waschmaschine (35) insbesondere für die tragbaren Plattformen (3) und/oder Werkzeuge ist.
Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschmaschine (35) eine Sprüheinrichtung (46), eine Handlingeinrichtung (45) und/oder Rotationseinrichtung (44) z. B. für den Werkstückträger (18) und/oder die Palette (3) aufweist, wobei die Handlingeinrichtung (45) schwenkbar und/oder rotierbar ist.
Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kopfüber-Reinigung der Werkstückträger und/oder Palette und/oder Aufspannvorrichtung und/oder Werkzeuge ermöglicht ist.
Anlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Modulen eine Werkzeug-Maschine (36) zugeordnet ist, welche die über die Handhabungseinrichtung (1) zu- und abgeführten Werkstücke (2) bearbeitet.
Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (1) mit Handlingeinrichtungen (4) die tragbare Plattformen (3) bzw. Werkzeuge direkt in einen Bearbeitungsraum und/oder einen Werkzeugmaschinen-Rüstplatz (38) der Werkzeug-Maschine (36) verbringt.
Anlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Module ein Werkzeug-Magazin 55 ist, aus dem bzw. in das über die Handhabungseinrichtung (1) Werkzeuge für die Werkzeugmaschine zu- und abführbar sind.
Anlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Module eine Be- und Entladestation (30) ist.
Anlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Module ein Rüstplatz (37) ist, an dem die Handhabungseinrichtung (1) mit Handlingeinrichtungen (4) und/oder tragbare Plattformen (3) bestückt/versorgt wird.
Anlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rüstplatz (37) rund um Zugang zum Gegenstand/Werkstück ermöglicht.
Anlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Rüstplatz (37) der Gegenstand/das Werkstück drehbar gelagert und arretierbar ist.
Anlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rüstplatz (37) höhenverstellbar ist.
Anlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (1), insbesondere ein Ausleger (11), das Mitführen von mittelschweren Lasten ermöglicht.
Anlage nach wenigsten einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitführen eines Industrieroboters (50) auf der Handhabungseinrichtung (1) vorgesehen ist.
Anlage nach wenigsten einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Handhabungseinrichtung (1) das Mitführen eines Greifermagazins (53) vorgesehen ist.
Anlage nach wenigsten einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Handhabungseinrichtung (1) das Mitführen eines Werkzeug-Magazin (54) vorgesehen ist.
Anlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (1) Werkzeuge der Werkzeugmaschine (36) zu- bzw. von ihr abführen kann.
Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (1) Werkzeuge der Werkzeugmaschine (36) mittels mitfahrendem Industrieroboter (50) oder Werkzeug-Greif-Einrichtung (56) zu bzw. von ihr abführen kann.
Anlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge in dafür vorgesehene, tragbare Werkzeugträger (52) abgelegt werden können.
Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die tragbaren Werkzeugträger (52) von der Handhabungseinrichtung (1) aufgenommen, transportiert und abgelegt werden können.
Anlage nach wenigsten einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragbaren Werkzeugträger (52) im Speicher-Regalsystem (34.3) gelagert werden können.
Anlage nach wenigstens einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die tragbaren Werkzeugträger (52) über die Be- und Entladestation (30) dem System zu-/abgeführt werden können.
Anlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (1), insbesondere die Plattform (10), mit einer Indexiereinrichtung (58) indexiert und/oder fixiert werden kann.
Verfahren zum Betätigen der Handhabungseinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (1) nach Zylinderkoordinaten (z, x, φ) gesteuert und verfahren wird.
Verfahren zum Ablegen und/oder Aufnehmen von tragbaren Plattformen (3) in einem radial ausgerichteten zwei- oder mehrreihigen Speicher-Regalsystem (34) und zur logistischen Organisation desselben.
Handhabungseinrichtung insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich, zur Verwendung in einer Anlage nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Handlingeinrichtung (4) eine Basis (5) und/oder eine Plattform (10) zugeordnet ist, die um eine Bewegungsachse (Z) herum mit einem Winkel (φ) drehbar ist.
Handhabungseinrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (5) einends auf einem Drehlager (6), das die Bewegungsachse (Z) bestimmt, und anderenends auf einer Führung (7) verfahrbar gelagert ist.
Handhabungseinrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass an der Basis (5) ein steuerbarer Antrieb (8) vorgesehen ist, mit dem die Basis entlang der Führung (7) gesteuert verfahrbar und arretierbar ist.
Handhabungseinrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (7) kreisförmig ausbildet ist und ihr Mittelpunkt die Bewegungsachse (Z) ist.
Handhabungseinrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dass der Handlingeinrichtung (4) ein Hubförderer zugeordnet ist, der in Richtung Bewegungsachse (Z) zwischen einer Höchst- und Tiefstposition gesteuert verfahrbar und gegebenenfalls in Zwischenpositionen arretierbar ist.
Handhabungseinrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubförderer ein Scherenhubtisch (12) ist, der einends mit der Basis (5) verbunden ist.
Handhabungseinrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Scherenhubtisch (12) an dem der Basis (5) abgewandten Ende eine Plattform (10) aufweist.
Handhabungseinrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (10) an dem der Basis (5) abgewandten Ende des Scherenhubtisches (12) gesteuert drehbar, schwenkbar und/oder linear verfahrbar angeordnet ist.
Handhabungseinrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftkompensationseinrichtung (14) zur Unterstützung und Entlastung des Hubförderers in niedrigen Lagen an der Basis (5) und/oder an der Plattform (10) vorgesehen ist.
Handhabungseinrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftkompensationseinrichtung (14) eine Druckfeder (15) aufweist.
Handhabungseinrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (11) gesteuert drehbar-, schwenk- und/oder linear verfahrbar ist.
Handhabungseinrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (11) in Radialrichtung (X) zur Bewegungsachse (Z) zwischen einer Einfahrposition und einer Ausfahrposition gesteuert verfahrbar und gegebenenfalls in Zwischenpositionen arretierbar ist.
Handhabungseinrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (11) an einem und/oder beiden Endabschnitten die Handlingeinrichtung (4) zum Handhaben von Gegenständen (3), Werkzeugen od. dgl. aufweist.
Handhabungseinrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Handlingeinrichtung (4) als Aufnahmemittel von Gegenständen eine Handlingeinrichtung (21) und/oder eine Stapelgabel für tragbare Plattformen und/oder eine Stapelgabel für Europaletten aufweist.
Handhabungseinrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass an einem und/oder beiden Endabschnitt des Auslegers (11) eine Aufnahme-Einrichtung (20) zum automatisierten Aufnehmen und Ablegen der Paletten-Stapelgabel vorgesehen ist.
Handhabungseinrichtung nach wenigsten einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite des Auslegers (11) eine Zugankerkonstruktion (22) zur Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit des Auslegers (11) sowie zum Einstellen der Vorspannung vorgesehen ist.
Handhabungseinrichtung nach wenigsten einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine grosse Ausladungsreichweite des Auslegers (11) ohne aufwändige und kostspielige Teleskopkonstruktion vorgesehen ist.
Handhabungseinrichtung nach wenigsten einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (11) an der Plattform (10) des Scherenhubtisches (12) vorgesehen ist.
Handhabungseinrichtung nach wenigsten einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich zusätzliche Vorrichtungen (51.1, 51.2) zum Mitführen zusätzlicher Paletten (3) und/oder Werkstückträger (18) vorgesehen sind.
Handhabungseinrichtung nach wenigsten einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschicken der Werkstückträger und/oder Entgraten und/oder Laser- bzw. Präge-Markierung der Werkstücke mittels einem mitgeführten Industrieroboter (50) an jeder beliebigen Position im System möglich ist.
Handhabungseinrichtung nach wenigsten einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschicken einer Aufspannvorrichtung der Werkzeug-Maschine mittels dem mitgeführten Industrieroboter (50) direkt im Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine vorgesehen ist.
Handhabungseinrichtung nach wenigsten einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschicken der Aufspannvorrichtung mittels dem mitgeführten Industrieroboter direkt auf dem Rüstplatz (38) vorgesehen ist.