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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Roboter-Zelle für die Handhabung und die Be- und Entladung von Objekten und Objektträgern in/aus zumindest einem Magazin, Regal oder dergleichen mittels zumindest einem Roboter.
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STAND DER TECHNIK
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Nach dem Stand der Technik werden Roboter-Zellen als Stahlrahmen-Konstruktion oder Aluminiumrahmen-Konstruktion gefertigt, die mit Blechen, Gittern oder Scheiben verkleidet werden.
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Zum Lagern und Transportieren werden typisch Regalsysteme, Drehspeicher, Fördersysteme mit Paletten und Behältern, Schubladen und Tablaren eingesetzt.
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Bekannt sind weiterhin Roboter-Zellen, die auf Schienen verschiebbar angeordnet sind.
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Die
DE 10 2009 040 811 beschreibt eine Handhabungszelle mit kreisförmiger Anordnung von Regalmodulen, die Paletten mit Objekten, wie Werkzeuge und Werkstücke, bevorraten.
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Die
DE 10 2007 018 368 beschreibt eine Werkzeugmaschinen-Anordnung, bei der ein Roboter einen Werkstückwechsler aus einem Werkstückmagazin und einen Werkzeugwechsler aus einem Werkzeugmagazin bedient.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Roboter-Zelle zu schaffen, die modular und flexibel nutzbar ist, wirtschaftlich hergestellt werden kann, einen kompakten Aufbau besitzt und eine problemlose Nachrüstung erlaubt.
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Die erfindungsgemäße Roboter-/Magazin-Zelle der eingangs genannten Art ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der von dem unabhängigen Anspruch 1 direkt oder indirekt abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Roboter-/Magazin-Zelle ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Roboter-/Magazin-Zelle als modulare und standardisierte weitestgehend aus selbsttragenden flächigen Bauelementen, wie Bleche und/oder Wannen und/oder abgekantete Bleche oder dergleichen aufgebaut ist, wobei zumindest die Seitenwände als flächige Bauelemente standardisierte, zumindest bereichsweise rasterförmig ausgebildete Lochbilder aufweisen, so dass sowohl Innenseite als auch Außenseite der Bauelemente für Anflanschungen und Befestigungen benutzbar sind.
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Die Aufgabe wird somit erfindungsgemäß gelöst, indem selbsttragende Zellen konstruiert werden, die weitgehend aus ebenen Blechen, Wannen und abgekanteten Blechen realisiert sind. Störende Tragrahmen werden vermieden.
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Aufgrund der geradlinigen und durchgängigen Konstruktion können Varianten innerhalb kürzester Zeit und ohne großen Engineering-Aufwand abgeleitet werden.
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Die Zellen sind modular aufgebaut, so dass sich verschiedene Elemente miteinander kombinieren lassen.
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Die Lebenszyklen von Produkten sind heute sehr kurzlebig, so dass die Flexibilität und die Umrüstbarkeit der Roboter-Zelle für den Kunden enorm an Bedeutung gewonnen hat. Kleine Losgrößen und eine flexible Produktion bestimmen den Alltag. Oft herrscht in den Produktionsanlagen große Enge, so dass auf gute Raumausnutzung hohen Wert gelegt wird. In kleinen Einbauräumen muss eine hohe Pufferkapazität untergebracht werden. Diese bekannten Probleme werden durch die erfindungsgemäße Roboter-/Magazin-Zelle gelöst.
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Werden Altanlagen mit Roboterzellen nachgerüstet, so stehen diese oft im Weg und müssen bei Bedarf mobil verfahren werden können. Die erfindungsgemäße Roboter-/Magazin-Zelle ist flexibel in Bezug auf die Produktionsanlage aufstellbar: linksseitig anlehnend, rechtsseitig anlehnend oder frontal gegenüber.
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Für den Hersteller der Roboter-Zellen ist die Variantenvielfalt ein großes Problem, das hohe Engineering-Kosten und hohe Produktionskosten nach sich zieht. Mit der erfindungsgemäßen Zelle wird ein Baukasten-System geschaffen, mit dem ein Großteil aller Anwendungen abgedeckt werden kann, ohne dass wesentliche Mehrkosten entstehen.
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Eine besonders vorteilhafte Konstruktionsvariante stellt die Zelle, insbesondere mobile Zelle, mit ausziehbarem Roboter dar. Diese Zelle hat drei Aufstell-Möglichkeiten. Wird die Zelle an ihrer linksseitigen Schiebewand an die Produktionseinheit angelehnt, so werden die rechtsseitige Schiebewand und die Frontwand zum Schutz montiert beziehungsweise ausgefahren. Wird die Zelle an ihrer rechtsseitigen Schiebewand an die Produktionseinheit angelehnt, so werden die linksseitige Schiebewand und die Frontwand montiert beziehungsweise ausgefahren. Wird die Zelle frontal gegenüber gegen über einer Produktionsmaschine aufgestellt, so wird die Frontwand entfernt und beide Schiebewände ausgefahren.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, die Auszugslänge des Auszugs einstellbar zu gestalten, beispielsweise von 400 mm bis 800 mm.
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Die Bewegung des Auszugs mit Ver- und Entriegelung kann bevorzugt über pneumatische, hydraulische oder elektrische Aggregate erfolgen.
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Zusätzlich zu den Schiebewänden und der Frontwand können Schutzbleche zum Personenschutz montiert werden.
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Insbesondere die Zellenwände und Trennwände sind mit Lochbildern versehen, die ein universelles Anbringen von Elementen ermöglichen. Die Lochbilder können aus Bohrungen, Bohrungen mit Senkungen für Senkschrauben, Kernlochbohrungen für Gewinde, Kernlochbohrungen mit Senkungen für Senkschrauben und/oder Gewindebohrungen bestehen.
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Die Innenbreiten der Zellen sind bevorzugt so ausgelegt, dass Tablare der Breiten 300, 600, 800 und/oder 1200 mm bequem bevorratet und transportiert werden können.
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Wird eine Zelle an eine Produktionseinheit angedockt, so verbleiben oft Spalte, durch die in den Roboterraum hinein gegriffen werden kann. Zu diesem Zweck lassen sich zusätzliche Schutzbleche an der Zelle beziehungsweise an dem Auszug montieren.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung die hohen Sicherheitsauflagen genügt zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest zwei gegenläufige, insbesondere vertikal oder horizontal verschiebbare, Schiebetüren vorhanden sind, bei den eine Schiebetür roboterseitig und eine Schiebetür bedienerseitig angeordnet ist, was eine sichere Handbedienung bei gleichzeitigem Roboterzugriff ermöglicht.
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Um einen sicheren Arbeitsbereich bei der Be- und Entladung zu bekommen besteht zum einen die Möglichkeit, die Magazintiefe der Magazine, die bevorzugt als mehrspaltige und/oder mehrzeilige Durchreich-Magazine ausgebildet sind, auf ein sicheres Maß, zum Beispiel größer 850 mm, zu bringen, oder die oben genannte gegenläufige Schiebetüren einzusetzen.
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Vorteilhaft ist, wenn der Roboter bei Bedarf selbsttätig die Schiebetüren in der Position umschalten kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführung, insbesondere für mobile Zellen, besteht darin, dass im Arbeitsraum des Roboters Elemente angebracht werden, auf die der Roboter sich in der Position einmessen, also referenzieren, kann.
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Zur Erhöhung der Flexibilität können erfindungsgemäß Roboter-Zelle und Magazin getrennt gefertigt und anschließend miteinander verflanscht werden.
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Auch eine einzige Fertigungseinheit als Roboter-/Magazin-Zelle ist problemlos möglich.
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Es ist vorteilhaft, wenn auf der Zelle Installationsflächen gebildet werden, in denen Komponenten, Kabel und Schläuche untergebracht beziehungsweise verlegt werden können.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, Schubladen zu bilden, die zum Roboter hin aufgezogen werden können und die nach außen eine Öffnung aufweisen, durch die ein Bediener die Beladung, beziehungsweise das Inlay, auswechseln kann. Auch hier empfehlen sich Referenzier-Elemente auf dem Inlay zur genauen Positionierung des Roboters zu den geladenen Objekten.
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Die Einsatzvariabilität und Flexibilität wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung dadurch verbessert indem die Zelle als Ganzes transportabel ausgebildet ist.
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Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer mobilen Zelle mit ausgefahrenem Auszug und ausgefahrener linker Schiebewand, wobei die rechte Schiebewand ausgeblendet ist und spiegelbildlich zur linken Schiebewand angeordnet ist und die Frontwand und Schutzbleche exemplarisch montiert sind,
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2 zeigt die Seitenansicht von 1, jedoch mit demontierten Schutzblechen und demontierter Frontwand, wobei die rechte Schiebewand ausgeblendet ist,
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3 zeigt die perspektivische Ansicht von 1, jedoch mit eingefahrenem Auszug und demontierten Schutzblechen und demontierter Frontwand, wobei die rechte Schiebewand ausgeblendet ist,
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4 zeigt perspektivisch eine alternative Zelle (ohne Darstellung der vorderen Seitenwand) zu den 1 bis 3, die im Inneren im Wesentlichen aus Wannen und abgekanteten Blechen aufgebaut ist, wobei zwei entgegengesetzt positionierte gegenläufige Schiebetüren vorhanden sind, die dem Benutzer den Durchgriff zum Roboter verwehren,
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5 zeigt die Zelle aus 4, jedoch mit gegenläufig verschobenen Schiebetüren,
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6 zeigt eine anflanschbare modulare Roboter-Zelle in einer Perspektive,
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7 zeigt ein anflanschbares modulares Magazin in einer Perspektive,
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8 zeigt eine Aneinanderreihung anflanschbarer modularer Magazine in einer Perspektive, und
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9 zeigt eine Roboterzelle, die an ein Magazin angeflanscht ist in einer Perspektive.
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WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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In den 1, 2 und 3 ist ein erstes Ausfürhungsbeispiel einer Roboter-/Magazin-Zelle 60 dargestellt, die eine quaderförmige Umfangskontur aus selbsttragenden Zellenwänden 70 aufweist, wobei die selbsttragenden Zellwände 70 als gegenüberliegende Seitenwände 76 ausgebildet sind. Im in 1, 2 und 3 linken Innenbereich der Zelle 60 ist ein Roboter 90 auf einem Auszug 79 angeordnet, der auf ein im rechten Bereich vorhandenes Magazin 20 zugreifen kann, das als Durchreich-Magazin ausgebildet ist. Im rückwärtigen Endbereich ist zwischen den Seitenwänden 76 eine Rückwand 68 mit einer Durchreichöffnung und im vorderseitigen Endbereich eine Frontwand mit einer Durchsichtöffnung angeordnet. Oberseitig ist ein Dach 77 und unterseitig ein Boden 67 zwischen den Seitenwänden 76 vorhanden.
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Im Bereich des Magazins 20 ist zwischen den Seitenwänden 76 eine Trennwand 75 vorhanden. Dadurch werden zwei Magazinkammern gebildet.
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Die Zellenwände 70 und Trennwand 75 sind mit Lochbildern 71 mit rastermäßig verteilt angeordneten Bohrungen versehen, die ein universelles Anbringen von Elementen ermöglichen. Die Lochbilder 71 können aus Bohrungen, Bohrungen mit Senkungen für Senkschrauben, Kernlochbohrungen für Gewinde, Kernlochbohrungen mit Senkungen für Senkschrauben und/oder Gewindebohrungen bestehen.
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Die Innenbreiten (vielfaches der Breite 25 einer Magazinspalte) der Zellen 2, 60, 60.1 sind so ausgelegt, dass Tablare der Breiten 300, 600, 800 und/oder 1200 mm bequem bevorratet und transportiert werden können. Die Tiefe 23 des Magazins 20 ist bevorzugt größer als 850 mm.
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Die Magazin-Roboterseite 21 (Innenseite) ist in 2 mit dem Bezugszeichen 21 und die Magazin-Außenseite 22 (Bedienerseite) ist in 2 mit dem Bezugszeichen 22 versehen. Auf der Innenseite der Seitenwände 76 und jeweils an der Trennwand 75 sind rastermäßig in Höhenrichtung gegenüberliegende Objektträgerregalschienen 7 in dem Lochbild 71 verankert angeordnet, die geeignet sind, Objektträger 12 für Werkzeuge (im oberen Bereich) oder sonstige Objektträger 1 – höhenversetzt darunter – oder Schubladen 27 – höhenversetzt darunter – aufzunehmen. Unterhalb der Schubladen 27 ist im hinteren Endbereich der Roboterschaltschrank 61 angeordnet. Vor dem Roboterschaltschrank 61 befinden sich weitere Werkzeugobjekträger 12.
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Im Bereich des Auszuges 79 sind innenseitig auf dem Aufzug 79 weitere Objektträgerablagen 6 angeordnet.
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Auf der Zelle 60 werden Installationsflächen 85 gebildet, in denen Komponenten, Kabel und Schläuche untergebracht beziehungsweise verlegt werden können.
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Die Schubladen 27 (siehe 1 und 2) sind so ausgebildet, dass sie zum Roboter 90 hin aufgezogen werden können und nach außen eine Öffnung 28 aufweisen, durch die ein Bediener die Beladung, beziehungsweise das Inlay, auswechseln kann. Hier werdenbevorzugt Referenzier-Elemente auf dem Inlay zur genauen Positionierung des Roboters zu den geladenen Objekten eingesetzt.
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Die 1 und 2 zeigen den Zustand, in dem der Auszug 79 mit dem Roboter 90 ausgezogen ist. Die 3 zeigt den eingezogenen Zustand des Auszuges 79 mit Roboter 90.
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Die Zelle 60 hat drei Aufstellmöglichkeiten. Wird die Zelle 60 an ihrer linksseitigen Schiebewand an eine Produktionseinheit angelehnt, so werden die rechtsseitige Schiebewand 80 und die Frontwand 78 zum Schutz montiert beziehungsweise ausgefahren. Wird die Zelle 60 an ihrer rechtsseitigen Schiebewand 80 an eine Produktionseinheit angelehnt, so werden die linksseitige Schiebewand (zeichnerisch nicht dargestellt) und die Frontwand 78 montiert beziehungsweise ausgefahren. Wird die Zelle 60 frontal gegenüber gegen über einer Produktionsmaschine aufgestellt, so wird die Frontwand 78 entfernt und beide Schiebewände 80 ausgefahren.
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Die Auszugslänge des Auszugs 79 ist einstellbar gestaltet, beispielsweise von 400 mm bis 800 mm.
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Wird eine Zelle 60 an eine Produktionseinheit angedockt, so verbleiben oft Spalte, durch die in den Roboterraum hinein gegriffen werden kann. Zu diesem Zweck lassen sich zusätzliche Schutzbleche 83 an der Zelle 2, 60 beziehungsweise an dem Auszug 79 montieren. Zusätzlich zu den Schiebewänden 80, 81 und der Frontwand 78 sind die Schutzbleche 83 zum Personenschutz montiert.
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Um einen sicheren Arbeitsbereich bei der Be- und Entladung zu bekommen besteht zum einen die Möglichkeit, die Magazintiefe 23 auf ein sicheres Maß, zum Beispiel größer 850 mm, zu bringen, oder gegenläufige Schiebetüren 62 einzusetzen.
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In den 4 und 5 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Zelle 60.1 dargestellt, bei der Wannen als gekantete Blechteile verwendet werden, die ein rasterförmiges Lochbild aufweisen.
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So ist im Bodenbereich eine Wanne 84 mit nach oben gekanteten Blechrändern und im Deckelbereich eine Wanne 84 mit nach oben gekanteten Blechrändern vorhanden. Die Seitenwand 76 ist ebenfalls als gekantete Blecheinheit ausgebildet. Auch die Trennwand 75 wird durch ein gekantetes Blech mit einem oberseitigen und unterseitigen Flansch gebildet. Knapp oberhalb des Bodenbereichs ist eine horizontal angeordnete weitere Wanne 84 aus gekanteten Blech mit Lochbild vorhanden, auf der ein weiteres Zellenelement 86 als gekantetes Blech mit Lochbild vertikal angeordnet ist, das oberseitig an ein weiteres horizontales angeordnetes Zellenelement 86 als gekantetes Blech mit Lochbild angeschlossen ist, das wiederum an die Trennwand 75 und die Seitenwände 76 angeschlossen ist.
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Die Trennwand 75 unterteilt das Magazin 20 in zwei Bereiche, deren Stirnseiten jeweils von einer Schiebetür 62 verschlossen wird. Die auf der Bedienerseite 22 angeordnete Schiebetür 64 ist gegenläufig versetzt zu der auf der Roboterseite 21 angeordneten Schiebetür 63 vorhanden.
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Durch die Anordnung der Schiebetüren 63, 64 wird dem Benutzer ein Durchgriff zum Roboter verwehrt.
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5 zeigt die Zelle 60.1 gemäß 4 mit gegenüber 4 gegenläufig versetzt verschobenen Schiebetüren 63, 64.
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In den 4 und 5 sind die Schiebetüren 63, 64 horizontal verschiebbar. Es ist alternativ auch möglich, die Schiebetüren vertikal verschiebbar auszubilden.
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Gemäß einer weiteren alternativen vorteilhaften Ausgestaltung werden zur Erhöhung der Flexibilität Roboter-Zelle 60.2 und Magazin 2.1 getrennt gefertigt (siehe Darstellung in 6 und 7) und anschließend miteinander über angeformte Flansche 87 verflanscht werden (siehe 8 drei Magazine 2 miteinander verflanscht und 9 eine Roboter-Zelle 60.1 und ein Magazin 2 miteinander verflanscht).
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Sowohl die Roboter-Zelle 60.2 als auch das Magazin 2.1 wird durch zwei parallel beabstandete selbsttragende Seitenwände 71 gebildet, die als gekantete Blecheinheiten mit Lochbild ausgebildet sind, wobei im jeweiligen Längsrand ein von oben nach unten durchgehender gekanteter Flansch 87 vorhanden ist. Der Deckel 77 und der Boden 67 bilden den oberseitigen beziehungsweise unterseitigen Abschluss.
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Bei dem Magazin 2.1 sind zwischen den Seitenwänden 71 parallel angeordnete Trennwände 75 mit Lochbild vorhanden, die einzelne Magazinbereiche beziehungsweise Magazinspalten bilden.
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Die Verbindung der Roboter-Zelle 60.2 mit dem Magazin 2,1 (siehe 9) beziehungsweise die Verbindung von Magazinzellen 2.1 untereinander (siehe 8) erfolgt über die Verschraubung der Flansche 87.
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Die Ausbildung der Roboter-Zellen 60.2 und des Magazin 2.1 gemäß der Darstellung in 6 und 7 ermöglicht eine hohe Variabilität und Flexibilität der genannten Zellen im Rahmen von beispielsweise Fertigungsanlagen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009040811 [0005]
- DE 102007018368 [0006]
