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Die vorliegende Erfindung betrifft eine multifunktionelle Roboterzelle zur Bearbeitung eines Werkstücks durch Wasserstrahlschneiden und durch zumindest ein anderes Bearbeitungsverfahren.
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Zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere im Großwerkzeugbau, ist es bekannt, Wasserstrahlschneideanlagen einzusetzen. Hierbei erfolgt das Bearbeiten des Werkstücks mit der Wasserstrahlschneideanlage in Traversenbauweise, wodurch das Werkstück abrasiv geschnitten wird. Das heißt, dass eine relative Bewegung zwischen dem Werkstück und einem Wasserstrahl stattfindet, um ein entsprechendes Schneiden des Werkstücks herbeizuführen. Ein derartig geschnittenes Werkstück bedarf üblicherweise weiterer Bearbeitungsschritte, um einen erwünschten Zustand des Werkstücks zu erreichen. Hierzu zählen beispielsweise spanabhebende Bearbeitungsschritte, das Anbringen von Öffnungen bzw. Bohrungen, sowie das Härten des Werkstücks. Gewöhnlich wird das Werkstück für die weiteren Bearbeitungsschritte zwischen unterschiedlichen Anlagen transportiert, die jeweils ein zugehöriges Bearbeitungsverfahren durchführen.
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Nachteilig hierbei ist, dass eine solche Herstellung bzw. Bearbeitung des Werkstücks aufgrund der vielfach vorhandenen Transportwege und der vielfach zu beschaffenden Anlagen zeit- und kostenintensiv ist. Insbesondere die Anschaffung einer Wasserstrahlschneideanlage ist mit erheblichen Kosten verbunden. Sollen zudem durch das Wasserstrahlschneiden komplexe Geometrien des Werkstücks realisiert werden, so sind üblicherweise mehrachsige Wasserstrahlschneideanlagen notwendig, die zusätzliche Anschaffungen und Betriebskosten verursachen.
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Aus der
DE 20 2012 006 212 U1 ist es bekannt, in einer Bearbeitungseinheit, die für Robotersysteme geeignet ist, einen Geräteträger vorzusehen, der eine Aufnahme zum Wasserstrahlschneiden aufweist. Auch bei einer solchen Ausgestaltung ist weiterhin eine zeit- und kostenaufwändige Bearbeitung eines Werkstücks erforderlich, da das Bearbeiten des Werkstücks durch verschiedene Bearbeitungsverfahren mit einem entsprechenden Transport des Werkstücks bzw. einem entsprechenden Wechsel bzw. Umstellung des Geräteträgers verbunden ist.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks durch Wasserstrahlschneiden anzugeben, die sich insbesondere durch eine effizientere und/oder kostengünstigere Bearbeitung des Werkstücks auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, das Wasserstrahlschneiden eines Werkstücks in eine multifunktionelle Roboterzelle zu integrieren, in der zusätzlich zum Wasserstrahlschneiden mindestens ein weiteres Bearbeitungsverfahren möglich ist und durchgeführt wird. Auf diese Weise bedarf es insbesondere keinem Transport zwischen unterschiedlichen Anlagen, um das Wasserstrahlschneiden und das weitere Bearbeitungsverfahren durchzuführen. Somit kann das Bearbeiten des Werkstücks zeitlich schneller und somit effizienter erfolgen. Darüber hinaus ist zum Integrieren des Wasserstrahlschneidens keine separate Anlage notwendig, so dass entsprechende Beschaffungskosten entfallen. In der Folge sind Kosten zur Realisierung der Roboterzelle sowie zum Herstellen des Werkstücks reduziert. Dem Erfindungsgedanken entsprechend, ist zum Bearbeiten des Werkstücks durch Wasserstrahlschneiden ein Bearbeitungsroboter vorgesehen, der dabei derart ausgestaltet ist, dass er das Werkstück mittels eines Wasserstrahls bearbeitet, insbesondere schneidet. Ein solches Schneiden kann insbesondere auf abrasiver Weise erfolgen. Die multifunktionelle Roboterzelle weist darüber hinaus zumindest eine Bearbeitungsvorrichtung auf, die zur Bearbeitung des Werkstücks mit zumindest einem anderen Bearbeitungsverfahren ausgestaltet ist.
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Eine solche Bearbeitungsvorrichtung kann auf beliebige Weise ausgestaltet sein, sofern sie eine weitere Bearbeitung des Werkstücks in derselben Roboterzelle erlaubt. Bei zumindest einer solchen Bearbeitungsvorrichtung kann es sich um einen weiteren Bearbeitungsroboter handeln.
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Der Einsatz von Robotern zur Realisierung des jeweiligen Bearbeitungsschrittes erlaubt hierbei eine flexible Ausführung des jeweiligen Bearbeitungsschritts. Im Falle des Wasserstrahlschneidens kann beispielsweise ein solcher Bearbeitungsroboter zum Einsatz kommen, dessen Roboterkopf zwischen unterschiedlichen Ebenen und/oder um unterschiedliche Achsen drehbar ist. Auf diese Weise kann das Werkstück mittels des Bearbeitungsroboters auch auf komplexe Weise geschnitten werden. Insbesondere ist hierzu keine mehrachsige Wasserstrahlschneideanlage notwendig.
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Selbstverständlich ist es auch vorstellbar, dass eine solche Bearbeitungsvorrichtung zusätzlich zum Bearbeitungsroboter zum Wasserstrahlschneiden ausgestaltet ist. Das heißt, dass zusätzlich zum Bearbeitungsroboter zum Wasserstrahlschneiden auch zumindest eine solche Bearbeitungsvorrichtung zum Wasserstrahlschneiden ausgestaltet sein kann. Dabei kann es sich bei der Bearbeitungsvorrichtung ebenfalls um einen Bearbeitungsroboter handeln. Mit anderen Worten, die Roboterzelle kann zwei solche Bearbeitungsroboter aufweisen, die jeweils zum Wasserstrahlschneiden ausgestaltet sind.
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Beim Werkstück kann es sich um ein beliebiges handeln, das mittels Wasserstrahlschneiden bearbeitbar ist. Als Beispiele können Druckplatten bzw. Platinenschneidmesser genannt werden.
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Bei vorteilhaften Varianten sind für einen solchen Bearbeitungsroboter wenigstens zwei Wechselköpfe vorgesehen, die austauschbar an dem Bearbeitungsroboter anbringbar sind. Dabei sind wenigstens zwei solche Wechselköpfe zur Bearbeitung des Werkstückes mit unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren betreibbar. Besonders bevorzugt ist wenigstens einer der Wechselköpfe zum Wasserstrahlschneiden ausgestaltet. Auf diese Weise kann der gleiche Roboter zum Bearbeiten des Werkstücks mit unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren eingesetzt werden. Dies erlaubt eine möglichst platzsparende und flexible Ausgestaltung der multifunktionellen Roboterzelle.
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Eine bevorzugte Ausführungsform ist durch eine derartige Ausgestaltung der Roboterzelle gegeben, die das Bearbeiten des Werkstücks durch das Wasserstrahlschneiden und zumindest einem anderen Bearbeitungsverfahren durch zumindest eine solche Bearbeitungsvorrichtung in der gleichen Position erlaubt. Das heißt, dass das Werkstück nicht zwangsläufig bewegt bzw. transportiert werden muss, um durch Wasserstrahlschneiden und durch zumindest eine solche Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet zu werden. Eine solche Ausgestaltung kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass die zumindest eine Bearbeitungsvorrichtung ebenfalls als ein Bearbeitungsroboter ausgestaltet ist. Hierdurch ist eine flexible und kostengünstige Bearbeitung des Werkstücks möglich, wobei entsprechende Transportwege des Werkstücks entfallen können.
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Vorteilhaft sind auch Ausgestaltungen der Roboterzelle, bei denen zumindest zwei Bearbeitungsverfahren am Werkstück simultan durchgeführt werden können. Das heißt, dass beispielsweise das Wasserstrahlschneiden mittels des Bearbeitungsroboters und ein weiteres Bearbeitungsverfahren mittels der Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere einem weiteren Bearbeitungsroboter, simultan erfolgen können. Hierdurch wird eine verkürzte Bearbeitungszeit des Werkstücks erreicht.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine stark vereinfachte Darstellung einer multifunktionellen Roboterzelle,
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2 eine räumliche Ansicht eines Bearbeitungsroboters.
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1 zeigt eine Bearbeitungszelle 1 zum Bearbeiten eines Werkstücks 2. Das Werkstück 2 kann beispielsweise eine Druckplatte 3 oder ein Platinenschneidmesser 4 sein. Die Bearbeitungszelle 1 weist eine Zelle 5 auf, in der ein Bearbeitungsroboter 6 angeordnet ist. Der Bearbeitungsroboter 6 ist zur Bearbeitung des Werkstücks 2 durch Wasserstrahlschneiden ausgestaltet. Hierzu trifft ein Wasserstrahl 7 auf das Werkstück 2, wodurch das Werkstück 2 geschnitten wird. Das Wasserstrahlschneiden kann hierbei auf abrasive Weise erfolgen. Die Roboterzelle 1 weist innerhalb der Zelle 5 zusätzlich zum Bearbeitungsroboter 6 eine Bearbeitungsvorrichtung 8 auf. Mittels der Bearbeitungsvorrichtung 8 kann das Werkstück 2 zusätzlich zum Wasserstrahlschneiden mit einem weiteren Bearbeitungsschritt bzw. Bearbeitungsverfahren bearbeitet werden. Hierzu zählen beispielsweise spanabhebende Bearbeitungsverfahren wie das Fräsen. Ebenso ist es vorstellbar, mit der Bearbeitungsvorrichtung 8 Öffnungen, Bohrungen und dergleichen in das Werkstück 2 einzubringen. Alternativ oder zusätzlich kann die Bearbeitungsvorrichtung 8 zum Bearbeiten des Werkstücks 2 einen Laser aufweisen. Hierbei kann es sich bei der Bearbeitungsvorrichtung 8 ebenfalls um einen Bearbeitungsroboter 6 handeln. Das heißt, dass die Rotorzelle 1 einen solchen Bearbeitungsroboter 6' zum Wasserstrahlschneiden und zusätzlich eine solche Bearbeitungsvorrichtung 8 aufweisen kann, die ebenfalls als Bearbeitungsroboter 6'' ausgestaltet ist.
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In 1 ist zu erkennen, dass das Werkstück 2 in der gleichen Position vom Bearbeitungsroboter 6, 6' zum Wasserstrahlschneiden und von der Bearbeitungsvorrichtung 8 bearbeitet werden kann. Ferner ist es möglich, das Werkstück 2 mittels des Bearbeitungsroboters 6, 6' sowie der Bearbeitungsvorrichtung 8 simultan zu bearbeiten. Hierdurch wird insgesamt eine flexible und zeitlich beschleunigte Bearbeitung des Werkstücks 2 bei geringem Raumbedarf realisiert.
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2 zeigt einen solchen Bearbeitungsroboter 6. Dabei ist zu erkennen, dass der Bearbeitungsroboter 6 einen Kopf 9 aufweist, der entsprechend des erwünschten Bearbeitungsverfahrens ausgestaltet ist. Das heißt, dass der Kopf 9 beim Bearbeitungsroboter 6, 6' zum Wasserstrahlschneiden ausgestaltet ist. Dabei sind für den Bearbeitungsroboter 6 zwei solche Köpfe 9 vorgesehen, die austauschbar am Bearbeitungsroboter 6 anbringbar sind. Diese Köpfe 9 können daher als Wechselköpfe 9' bezeichnet werden. Dabei ist jeder Wechselkopf 9' für ein ihm eigenes Bearbeitungsverfahren ausgebildet. Das heißt, dass der Bearbeitungsroboter 6 durch einen Austausch des Wechselkopfes 9' ein anderes Bearbeitungsverfahren durchführen kann. Vorstellbar ist es beispielsweise, dass der Bearbeitungsroboter 6 durch einen entsprechenden Austausch der Wechselköpfe 9' zum Wasserstrahlschneiden und einem weiteren Bearbeitungsverfahren, beispielsweise zum Fräsen oder zum Bearbeiten des Werkstücks 2 durch einen Laserstrahl eingesetzt werden kann.
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In 2 ist ferner erkennbar, dass der Bearbeitungsroboter 6 mehrere Gelenke 10 aufweist, so dass der Bearbeitungsroboter 6, insbesondere der Kopf 9, um mehrere entsprechende Achsen dreh- und schwenkbar ist. Auf diese Weise ist auch eine komplexe Bearbeitung des Werkstücks 2 mit dem gleichen Bearbeitungsroboter 6 möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202012006212 U1 [0004]
