DE102019114439B4

DE102019114439B4 - Modulares Automatisierungssystem und Verfahren zu dessen Betreiben

Info

Publication number: DE102019114439B4
Application number: DE102019114439.6A
Authority: DE
Inventors: Henry Frintrop
Original assignee: Tga Technische Gebaeudeausruestung Meiningen GmbH
Current assignee: Tga Technische Gebaeudeausruestung Meiningen G De
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: WO2020239935A1; DE102019114439A1

Abstract

Modulares Automatisierungssystem (10) zum Transportieren und Handhaben von Werkstücken (18), insbesondere zur Beschickung einer Werkzeugmaschine (14), mit- einem Eingangsmodul (26), das eine Zugangsöffnung (28) aufweist, über die eine Werkstückwanne (24) in das Eingangsmodul (26) einführbar ist, und das eine Transportöffnung (32) aufweist, über die eine in das Eingangsmodul (26) eingeführte Werkstückwanne (24) zu einem an das Eingangsmodul (26) angekoppelten weiteren Modul überführt werden kann,- einem Zuführmodul (50), das eine erste Transportöffnung (32) aufweist, über die eine von einem an das Zuführmodul (50) angekoppelten Modul zu überführende Werkstückwanne (24) in das Zuführmodul (50) einführbar ist, und das eine zweite Transportöffnung (32) aufweist, über die eine eingeführte Werkstückwanne (50) an ein weiteres an das Zuführmodul (50) angekoppeltes Modul überführbar ist, und- einem Ausgangsmodul (34), das eine Transportöffnung (32) aufweist, über die eine von einem an das Ausgangsmodul (34A!) angekoppelten Modul überführte Werkstückwanne (24) in das Ausgangsmodul (34) einführbar ist, und das eine Zugangsöffnung (28) aufweist, über die auf Werkstücke (18) zugegriffen werden kann, die sich in der in das Ausgangsmodul (34) eingeführten Werkstückwanne (24) befinden,wobei in jedem Modul zwei übereinander liegende Ebenen (E1, E2) für jeweilige Werkstückwannen (24) angeordnet sind ,wobei die Module miteinander koppelbar sind, derart, dass die Transportöffnungen (32) von zwei gekoppelten Modulen einander gegenüberliegen, undwobei die Höhe der Transportöffnungen wenigstens doppelt so hoch ist wie die Höhe einer Werkstückwanne, so dass die Transportöffnungen jeweils einen Transport von Werkstückwannen in den zwei übereinanderliegenden Ebenen (E1, E2) ermöglichen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares Automatisierungssystem zum Transportieren und Handhaben von Werkstücken, insbesondere zur Beschickung einer Werkzeugmaschine.
Zur automatisierten Beschickung von Werkzeugmaschinen ist es bekannt, Automatisierungsanlagen in der Abhängigkeit von dem durchzuführenden Auftrag zu projektieren und bedarfsweise aufzubauen. Hierbei werden zu bearbeitenden Werkstücke häufig in jeweils einer bestimmten Art und Weise bereitgestellt. Eine Möglichkeit besteht darin, dass die Werkstücke lagegenau in Kisten eingelegt werden. In einer anderen Variante werden die Werkstücke als Schüttgut in Kisten bereitgestellt. Schließlich ist es auch bekannt, Werkstücke auf Blistern lagegenau bereitzustellen.
In Abhängigkeit von der Art der Bereitstellung wird dann eine geeignete Fördertechnik konstruiert, mit der sich die Werkstücke automatisiert von einer Eingabestation zu der Werkzeugmaschine transportieren lassen. In einer letzten Station vor der Werkzeugmaschine können die Werkstücke dann, je nach der Art der Bereitstellung, entnommen und jeweils einzeln oder in Chargen der Werkzeugmaschine zugeführt werden. Bearbeitete Werkstücke werden anschließend häufig auf einem anderen Weg abtransportiert, beispielsweise ebenfalls als Schüttgut oder auf Blistern etc.
Zwar können Konstrukteure, die sich mit der Projektierung derartiger Automatisierungsanlagen befassen, häufig auf gewisse Grunddaten zurückgreifen. Nichtsdestotrotz wird jedoch für jede Automatisierungsaufgabe eine eigene Anlage projektiert. Dies mag für den Einzelfall sehr effizient sein. Allerdings lohnen sich derartige Automatisierungsanlage nur dann, wenn relativ hohe Stückzahlen mittels der Werkzeugmaschine hergestellt werden sollen, also beispielsweise für die Herstellung von Einzelteilen für Großserienprodukte, wie beispielsweise Fahrzeuge, Produkte der weißen Ware, etc.
Bei kleineren Chargen lohnen sich derartige automatisierte Anlagen in der Regel nicht. Daher erfolgt in solchen Fällen häufig eine manuelle Beschickung der Werkzeugmaschine, was relativ zeitaufwendig ist. Ferner ist dies nachteilig, da die Werkzeugmaschine in der Regel nur während der herkömmlichen Arbeitszeiten für die verantwortlichen Mitarbeiter betrieben werden kann.
Außerhalb dieser Arbeitszeiten muss die Werkzeugmaschine dann in der Regel still stehen, was die Investition in eine teure und universelle Werkzeugmaschine häufig schwierig macht.
Das Dokument EP 2 489 468 B1 offenbart ein System zur Bereitstellung von Brillengläsern, die auf Trays abgelegt sind. Die Trays werden auf einer Förderstrecke , entlang der Bearbeitungsvorrichtungen angeordnet sind. Jeder Bearbeitungsvorrichtung ist ein Roboter zur Übergabe der Brillengläser sowie eine Tray-Hubeinheit zur Zwischenspeicherung von Trays zugeordnet.
Aus dem Dokument EP 2 962 966 A1 ist eine Anlage zum Herstellen eines Medizinprodukts bekannt, vor allem in Gestalt eines Ostomiebeutels, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage. Die Anlage stellt ein hoch flexibles modulares Anlagenkonzept vor, bei welchem einzelne Zuführlinien für Halbzeuge vorgesehen sind. Die Zuführlinien können Halbzeuge vorkonfektioniert an eine Hauptlinie übergeben. In der Hauptlinie erfolgt unter größtmöglicher Arbeitspräzision das letztendliche Verarbeiten der Halbzeuge zum fertigen Produkt oder zu einem weiteren Halbzeug.
Das Dokument US 5 503 516 A offenbart ein Verfahren zum Zuführen von Artikeln zu einem Roboter.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein modulares Automatisierungssystem zum Transportieren und Handhaben von Werkstücken sowie ein Verfahren zum Betreiben eines modularen Automatisierungssystems bereitzustellen, wobei das Automatisierungssystem insbesondere variabel, modular, kostengünstig, selbst konfigurierbar und/oder ausbaufähig sein soll.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch alternative modulare Automatisierungssysteme zum Transportieren und Handhaben von Werkstücken, insbesondere zur Beschickung einer Werkzeugmaschine, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gemäß einem ersten Aspekt oder mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gemäß einem zweiten Aspekt.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines modularen Automatisierungssystems der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, Module des modularen Automatisierungssystems auftragsbezogen zusammenzustellen und aufzubauen und anschließend Werkstückwannen, die mit zu bearbeitenden Werkstücken gefüllt sind, über das Eingangsmodul in das zusammengestellte Automatisierungssystem einzuführen, und anschließend den Auftrag automatisiert abzuarbeiten.
Das modulare Automatisierungssystem eignet sich folglich zum Beladen von Maschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen. Es kann sich jedoch auch, je nach Zusammenstellung der Module, zum Zuführen und Abführen von Teilen eignen. Auch ist es denkbar, das Automatisierungssystem zum Vereinzeln von Kleinteilen zu nutzen und/oder zum Blistern von Kleinteilen.
Ferner ist es insbesondere über das Zuführmodul möglich, eine skalierbare Pufferung zu realisieren.
Die Module werden zum Zusammenstellen miteinander gekoppelt, und zwar vorzugsweise auf mechanische und elektrische Art und Weise. Bei dem zweiten Aspekt ist ein Leitmodul mit einer Steuereinrichtung und einer Bedieneinheit ausgestattet, wobei die Steuereinrichtung vorzugsweise automatisch ein modular zusammengestelltes Automatisierungssystem erkennt. Mit anderen Worten erkennt die Steuereinrichtung, welche Module in welcher Reihenfolge angeschlossen sind.
Dies vereinfacht die anschließende Programmierung, die im Wesentlichen in Abhängigkeit davon erfolgt, wie die Werkstücke bereitgestellt werden und wie die Werkstücke zu entnehmen sind.
Das modulare Automatisierungssystem arbeitet generell mit Werkstückwannen, in denen Werkstücke aufgenommen werden können, und zwar auf unterschiedlichste Art und Weise. Die Zusammenstellung des modularen Automatisierungssystems erfolgt dann vorzugsweise auch unter der Prämisse, wie der Fluss der Werkstückwannen erfolgen soll. In einer Variante ist es möglich, Werkstückwannen zu einem Ausgangsmodul zu führen, bei dem Werkstücke einzeln entnommen werden und nach Bearbeitung wieder in die gleiche Werkstückwanne zurückgesetzt werden. Anschließend ist die Werkstückwanne mit den bearbeiteten Werkstücken dann über einen geeigneten Weg zurückzuführen, und eine nächste Werkstückwanne kann dann hin zu dem Ausgangsmodul geführt werden.
Alternativ ist es auch denkbar, unbearbeitete Werkstücke in Werkstückwannen an einem Ausgangsmodul bereitzustellen. Die bearbeiteten Werkstücke werden dann bei dieser Alternative in einer anderen Werkstückwanne abgelegt. In diesem Fall ist sowohl für einen Abtransport der leeren Werkstückwannen zu sorgen, in denen zuvor unbearbeitete Werkstücke lagen, als auch für einen Hintransport von leeren Werkstückwannen hin zu dem Ort, an dem die bearbeiteten Werkstücke in eine Werkstückwanne abgelegt werden sollen.
Das Eingangsmodul und das Ausgangsmodul können technisch weitgehend oder vollständig identisch ausgebildet sein. Das Eingangsmodul und das Ausgangsmodul können in einer Ausführungsform durch ein einzelnes Modul gebildet sein.
Das Grundkonzept besteht darin, dass es in den Modulen generell eine oder mehrere Transportebenen gibt, so dass Werkstückwannen über die Transportöffnungen von einem Modul zum nächsten überführt werden können. Ferner sind bei dem Eingangsmodul und bei dem Ausgangsmodul jeweils eine Zugangsöffnung vorgesehen. In einer Variante ist es möglich, über diese Zugangsöffnung ganze Werkstückwannen einzusetzen. Zu diesem Zweck kann das Eingangs-/Ausgangsmodul eine Hubeinrichtung aufweisen, die eine Werkstückwanne über die Zuführöffnung in eine der Transportebenen überführen kann.
Andererseits ist es auch denkbar, Werkstückwannen stirnseitig über eine frei zugängliche Transportöffnung einzuschieben und dann einzelne, zu bearbeitende Werkstücke über die Zugangsöffnung in eine darunterliegende leere Werkstückwanne einzusetzen.
Andererseits ist es auf der Seite des Ausgangsmoduls möglich, einzelne Werkstücke aus einer Werkstückwanne über die Zugangsöffnung zu entnehmen und - nach Bearbeitung - ggf. auch wieder in diese Werkstückwanne (oder eine andere Werkstückwanne) hineinzusetzen. Hierbei können die Werkstückwannen dann im Bereich des Ausgangsmoduls vorzugsweise wiederum über eine Hubvorrichtung in eine andere Transportebene überführt werden, wo sie dann abtransportiert werden können.
Die Bezeichnung Eingangsmodul und Ausgangsmodul ist daher vorliegend nicht einschränkend zu verstehen. Über ein Eingangsmodul können auch Werkstückwannen, beispielsweise in einer anderen Transportebene, herausgenommen werden. Über ein Ausgangsmodul können andererseits Werkstücke sowohl entnommen als auch beispielsweise eingeführt werden.
Die Transportöffnungen ermöglichen bei dem ersten Aspekt einen Transport von Werkstückwannen in zwei übereinanderliegenden Transportebenen, derart, dass die Höhe der Transportöffnungen vorzugsweise wenigstens doppelt so hoch ist wie die Höhe einer Werkstückwanne.
Die Aufgabe wird vollkommen gelöst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind in jedem Modul zwei übereinanderliegende Ebenen für jeweilige Werkstückwannen angeordnet.
In manchen Modulen können Werkstückwannen von einer Ebene in die andere überführt werden, vorzugsweise in dem Eingangsmodul und/oder in dem Ausgangsmodul.
Bei anderen Modulen ist es bevorzugt, wenn die Werkstückwannen nicht zwischen den Ebenen versetzt werden können, jedoch in den zwei Ebenen gleichläufig oder in entgegengesetzter Richtung zueinander transportiert werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Module über eine mechanische Koppeleinrichtung miteinander koppelbar.
Die Koppeleinrichtung kann insbesondere so realisiert sein, dass die Transportöffnungen von zwei gekoppelten Modulen einander gegenüberliegen, so dass Transportwannen hier hindurchgeführt werden können, und zwar vorzugsweise sowohl in der einen wie auch in der zweiten darunterliegenden Ebene.
Die mechanische Koppeleinrichtung ist vorzugsweise nach der Art eines Nullpunkt-Spannsystems ausgeführt, um beispielsweise Bodenunebenheiten ausgleichen zu können. Hierdurch ist es möglich, das modulare Automatisierungssystem auch in Werkhallen benutzen zu können, die nicht vollkommen eben sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Module über eine elektrische Koppeleinrichtung und/oder über eine Signalkoppeleinrichtung und/oder über eine pneumatische Koppeleinrichtung miteinander koppelbar.
Über die elektrische Koppeleinrichtung können die Module untereinander mit Strom versorgt werden, insbesondere mit Netzstrom (z.B. 220 V). Über die Signalkoppeleinrichtung können Signale zwischen den Modulen ausgetauscht werden, insbesondere Informationen über Art und Typ der jeweiligen Module sowie über den jeweiligen Zustand.
Die miteinander gekoppelten Module können folglich über die Signalkoppeleinrichtungen einer zentralen Steuereinrichtung mitteilen, wie sie miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten kann eine Steuereinrichtung eines zentralen Leitmoduls, das an eines oder mehrere Module eines zusammengestellten Automatisierungssystems angeschlossen ist, automatisch erkennen, wie die Module untereinander verbunden sind, so dass auf einer Bedieneinheit beispielsweise ein Abbild der Modulkonfiguration dargestellt werden kann.
Es versteht sich, dass die Module zu diesem Zweck vorzugsweise jeweils zumindest einen Speicherchip wie einen RFID-Chip aufweisen, in dem beispielsweise ein Typ, eine Versionsnummer, etc. des Moduls abgespeichert sind, wobei die Information hierüber von einem Lesegerät abgefragt werden kann. Jedes Modul weist vorzugsweise zu diesem Zweck ein entsprechendes Lesegerät auf. Die Information über das Modul wird vorzugsweise über die Signalkoppeleinrichtung durch die Module hindurchgeschleift.
Über die pneumatische Koppeleinrichtung, sofern eine derartige vorhanden ist, kann eine etwaige Aktuatorik in den Modulen betätigt werden, beispielsweise eine Hubeinrichtung und/oder eine Fördereinrichtung.
Alternativ hierzu können Fördereinrichtungen und/oder Hubeinrichtungen jedoch auch elektromotorisch betätigt sein.
Die elektrische Koppeleinrichtung, die Signalkoppeleinrichtung und die pneumatische Koppeleinrichtung sind vorzugsweise in ein Steckmodulsystem integriert.
Hierbei weist vorzugsweise jedes Modul einen Stecker auf, der in eine Buchse eines benachbarten Moduls eingesteckt werden kann, um eine elektrische, eine signalmäßige und/oder eine pneumatische Kopplung zu erzielen. Ferner weist jedes Modul entsprechend eine Steckmodulbuchse auf, in die ein Steckmodul bzw. Stecker eines benachbarten Moduls einsteckbar ist.
Auf diese Weise ist es vergleichsweise einfach möglich, die Module untereinander zu koppeln und beispielsweise elektrische Leistung oder pneumatische Leistung von einem Ende des zusammengestellten Automatisierungssystems zu einem anderen Ende zu überführen.
Ferner können über eine derartige Steckkopplung auch Signale wie Bussignale übertragen werden.
Ein Stecker des Steckmodulsystems ist vorzugsweise mit einer kurzen Koppelleitung verbunden, die aus dem Gehäuse des jeweiligen Moduls austritt und eine Länge von vorzugsweise 10 cm bis 100 cm hat. Hierdurch ist es möglich, benachbarte Module auf einfache Weise anzukoppeln.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform weist ein Robotermodul eine Montageplatte zur Montage eines Roboters, eine zentrale Steuereinrichtung und eine von außen zugängliche Bedieneinheit auf.
Die Steuereinrichtung und die Bedieneinheit können auch an einem anderen zentralen Leitmodul vorgesehen sein.
Die Anbindung an ein Robotermodul ermöglicht jedoch auf einfache Weise, dass eine Steuereinrichtung des modularen Automatisierungssystems und eine Steuereinrichtung des Roboters aufeinander abgestimmt werden können.
Die Bedieneinheit kann beispielsweise eine Bedieneinheit des Roboters sein. Für unterschiedliche Roboter können ggf. unterschiedliche Robotermodule hergestellt werden.
Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn das Zuführmodul als Transportmodul ausgebildet ist, das eine erste Fördereinrichtung zur Förderung von Werkstückwannen von der ersten Transportöffnung zu der zweiten Transportöffnung aufweist, und das eine zweite Fördereinrichtung zur Förderung von Werkstückwannen von der zweiten Transportöffnung zu der ersten Transportöffnung aufweist, wobei die erste und die zweite Fördereinrichtung übereinander angeordnet sind.
Hierdurch ist es möglich, in der einen Transportebene Werkstückwannen in eine Richtung zu transportieren, beispielsweise von einem Eingangsmodul hin zu einem Ausgangsmodul. In der zweiten Ebene ist es möglich, Werkstückwannen in die entgegengesetzte Richtung zu transportieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Zuführmodul als Speichermodul ausgebildet, das eine Mehrzahl von wenigstens drei vertikal übereinanderliegenden Plätzen für Werkstückwannen aufweist.
Das modulare Automatisierungssystem kann dabei beispielsweise eines oder mehrere Zuführmodule in Form von Transportmodulen aufweisen und/oder eines oder mehrere Zuführmodule in Form von Speichermodulen.
Das Transportmodul ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es in Transportrichtung zwei Werkstückwannen nebeneinander aufnehmen kann, also in der oberen Ebene zwei Werkstückwannen und in der unteren Ebene zwei Werkstückwannen. Daher dient das Transportmodul auch als Puffermodul.
In gleicher Weise kann das als Speichermodul ausgebildete Zuführmodul ein Puffermodul sein, das eine Mehrzahl von Werkstückwannen mit entweder noch zu bearbeitenden Werkstücken oder aber mit bereits bearbeiteten Werkstücken aufnimmt. Beispielsweise kann ein modulares Automatisierungssystem auch ein Speichermodul für bearbeitete Werkstücke und ein Speichermodul für unbearbeitete Werkstücke beinhalten.
Durch die Möglichkeit, die Zuführmodule auch als Puffermodule zu verwenden, ist es möglich, das modulare Automatisierungssystem beispielsweise zu büroüblichen Arbeitszeiten vollständig mit Werkstückwannen zu beschicken, die unbearbeitete Werkstücke beinhalten. Anschließend können, über Nacht die Werkstückmaschine und das modulare Automatisierungssystem kombiniert miteinander in Betrieb versetzt werden, um die in dem modularen Automatisierungssystem gespeicherten bzw. gepufferten Werkstücke nacheinander mittels der Werkzeugmaschine zu bearbeiten (oder eine andere Aufgabe durchzuführen, wie beispielsweise eine Sortierung, die auch ohne Werkzeugmaschine durchgeführt werden kann), so dass am nächsten Morgen dann entsprechend Werkstückwannen mit bearbeiteten Werkstücken aus dem modularen Automatisierungssystem entnommen werden können.
Die Anzahl der hierzu verwendeten Zuführmodule ist eine Funktion der für den jeweiligen Auftrag einzurichtenden Chargengröße, also eine Funktion der Anzahl der innerhalb einer Charge (beispielsweise über Nacht) zu bearbeitenden Werkstücke.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Zugangsöffnungen des Eingangsmoduls und die Zugangsöffnungen des Ausgangsmoduls an einer Oberseite der Module ausgebildete Öffnungen, wobei die Transportöffnungen der Module jeweils im Bereich von Seitenwänden der Module angeordnet sind.
Hierdurch ist es möglich, Transportwannen im Wesentlichen in horizontaler Richtung zu transportieren. Ferner können Werkstücke im Wesentlichen in vertikaler Richtung in das modulare Automatisierungssystem eingeführt und ausgeführt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Module eine einheitliche Breite auf, wobei die Transportöffnungen im Bereich der Breitseiten ausgebildet sind.
Durch die einheitliche Breite ist es möglich, auch ein einheitliches mechanisches Koppelsystem und/oder ein einheitliches Steckmodulsystem zu verwenden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Module jeweils eine Länge einer Mehrzahl von Rasterlängen auf und/oder weisen eine Höhe einer Mehrzahl von Rasterhöhen auf.
Hierdurch ist es möglich, für den Aufbau der Module, beispielsweise für Längsseitenwände, Breitseitenwände etc., einheitliche Blechbauteile zu verwenden. Auch die übrigen Parameter des Automatisierungssystems lassen sich hierdurch leichter skalieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Werkstückwanne zur Aufnahme von Werkstücken, zur Aufnahme von Blistern für die Werkstücke und/oder zur Aufnahme von Transportkisten für Werkstücke ausgebildet. Die Werkstückwanne weist eine Größe auf, die alle drei Optionen ermöglicht. Vorzugsweise liegt eine Breite der Werkstückwanne in einem Bereich von 30 cm bis 120 cm. Eine Länge der Werkstückwanne liegt vorzugsweise in einem Bereich von 50 cm bis 150 cm.
Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn das Eingangs- und/oder das Ausgangsmodul oberhalb seiner Zugangsöffnung wenigstens eine Sortierplattform aufweist, auf die aus der Werkstückwanne entnommene Werkstücke abgelegt werden können, wobei die Lage der Werkstücke vorzugsweise mittels einer auf die Sortierplattform ausgerichteten Kamera verifiziert werden kann.
Hierdurch ist es möglich, beispielsweise Werkstücke aus einer Kiste zu entnehmen und zunächst auf der Sortierplattform abzulegen, um anschließend die Werkstücke definiert zu ergreifen und beispielsweise in eine Spanneinrichtung einer Werkzeugmaschine überführen zu können.
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.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf ein modulares Automatisierungssystem in einer beispielhaften Zusammenstellung;
2 eine schematische Seitenansicht des Automatisierungssystems der 1;
3 eine schematische perspektivische Ansicht eines Hubmoduls, das ein Eingangsmodul oder ein Ausgangsmodul darstellen kann;
4 eine schematische perspektivische Ansicht eines Transportmoduls;
5 eine schematische perspektivische Ansicht einer Werkstückwanne mit darin enthaltenen Transportkisten;
6 eine schematische perspektivische Ansicht eines Speichermoduls;
7 eine schematische perspektivische Ansicht eines Vereinzelungsmoduls;
8 eine schematische perspektivische Ansicht eines Robotermoduls;
9 eine schematische perspektivische Ansicht eines modularen Automatisierungssystems in einer weiteren beispielhaften Zusammenstellung;
10 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Werkstückwanne mit einem Einsatz zum Einsetzen von Werkstücken;
11 eine der 10 vergleichbare Ansicht einer Werkstückwanne mit einer Mehrzahl von Transportkisten zur Aufnahme von Werkstücken in Form von Schüttgut; und
12 eine der 10 vergleichbare Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Werkstückwanne mit darin aufgenommenen Blistern zum lagerichtigen Halten von Werkstücken.

In den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform eines modularen Automatisierungssystems 10 dargestellt. Das Automatisierungssystem 10 ist in einer Bearbeitungsumgebung 12 aufgestellt, beispielsweise in einer Halle.
Das modulare Automatisierungssystem 10 ist in den 1 und 2 in einer Zusammenstellung gezeigt, bei der das modulare Automatisierungssystem dazu ausgelegt ist, Werkstücke 18 automatisiert einer Werkzeugmaschine 14 zuzuführen.
Die Werkzeugmaschine 14 kann eine beliebige Werkzeugmaschine sein, kann jedoch auch eine Werkstücksortiermaschine sein, etc. Vorliegend ist schematisch angedeutet, dass die Werkzeugmaschine 14 eine Spindel 16 mit einem nicht näher bezeichneten Spannfutter aufweist, in das ein Werkstück 18 eingesetzt ist. Ferner ist in den 1 und 2 angedeutet, dass die Werkzeugmaschine 14 ein Werkzeug 20 beinhaltet, beispielsweise einen Drehmeißel, mittels dessen das Werkstück 18 bearbeitbar ist.
Das modulare Automatisierungssystem 10 ist dazu ausgebildet, Werkstückwannen 24 mit darin enthaltenen Werkstücken aufzunehmen, ggf. zu puffern und schließlich an ein Bearbeitungsort bereitzustellen.
Das Automatisierungssystem weist vorliegend ein Eingangsmodul 26 auf, das beispielsweise als Hubmodul ausgebildet sein kann. Das Eingangsmodul 26 weist an einer Oberseite eine Zugangsöffnung 28 auf, über die eine Werkstückwanne 24 in das Eingangsmodul 26 einführbar ist, und zwar in einer Einführrichtung 30.
Alternativ können Werkstücke 18 über die Zugangsöffnung 28 in eine darunter bereitgestellte Werkstückwanne 24 eingesetzt werden.
Das Eingangsmodul 26 weist, wie auch die anderen nachstehend noch zu beschreibenden Module, zwei Ebenen E1, E2 auf, in denen jeweils eine Werkstückwanne 24 angeordnet sein kann, wie es in 2 zu erkennen ist. Die Ebenen E1, E2 sind vorzugsweise auch als Transportebenen ausgebildet und dienen dazu, Werkstückwannen 24 im Wesentlichen in horizontaler Richtung innerhalb des Automatisierungssystems 10 zu transportieren.
Das Eingangsmodul 26 weist ferner wenigstens eine Transportöffnung 32 auf, vorzugsweise zwei Transportöffnungen in Transportrichtung gegenüberliegenden Breitseiten des Eingangsmoduls 26.
Das Automatisierungssystem 10 beinhaltet in der dargestellten Zusammenstellung ferner ein Ausgangsmodul 34, das identisch aufgebaut sein kann wie das Eingangsmodul 26, jedoch ggf. auch nur eine einzelne Transportöffnung 32 beinhalten kann, über die Werkstückwannen 24 in das Ausgangsmodul 34 einführbar oder daraus herausförderbar sind.
Das Ausgangsmodul 34 weist in jedem Fall ebenfalls eine Zugangsöffnung 28 an einer Oberseite hiervon auf, über die Werkstücke 18 aus dem Ausgangsmodul 34 entnommen werden können, wie es durch eine Übergaberichtung 36 schematisch dargestellt ist. Die Werkstücke 18 können nämlich insbesondere von dem Ausgangsmodul 34 in die Werkzeugmaschine 14 überführt werden.
In manchen Konfigurationen können Werkstücke dann anschließend zu einem anderen Modul übergeben werden, in dem leere Werkstückwannen bereitstehen. Vorliegend ist es jedoch vorgesehen, die bearbeiteten Werkstücke 18 wieder zurück in die Werkstückwanne 24 zu übergeben. Das Ausgangsmodul 34 weist vorzugsweise eine nicht näher bezeichnete Hubeinrichtung auf, mittels der eine Werkstückwanne 24 mit bearbeiteten Werkstücken 18 von der oberen Ebene E1 in die untere Ebene E2 überführt werden kann, von wo aus die Werkstückwanne 24 dann zurück zu dem Eingangsmodul 26 oder zu einem anderen Abgabeort transportierbar ist.
Das Automatisierungssystem in der dargestellten Zusammenstellung weist ferner ein Robotermodul 38 auf. Das Robotermodul 38 weist auf seiner Oberseite eine Montageplatte 40 auf, an der ein Roboter 42 montiert ist. Der Roboter 42 ist vorzugsweise als Mehrarmroboter ausgebildet, vorzugsweise als 6-Achsroboter, vorliegend der Einfachheit halber mit einem ersten Arm 44 und einem zweiten Arm 46 dargestellt.
Das Robotermodul 38 ist benachbart zu dem Ausgangsmodul 34 angeordnet, und zwar vorzugsweise benachbart zu einer Längsseite des Ausgangsmoduls 34. Der Roboter 42 ist dazu ausgelegt, Werkstücke 18 aus einer Werkstückwanne 24 zu entnehmen, die in dem Ausgangsmodul 34 angeordnet ist, und zu der Werkzeugmaschine 14 zu übergeben, und ggf. auch von der Werkzeugmaschine 14 wieder zurück in eine Werkstückwanne zu übergeben.
Das Automatisierungssystem beinhaltet ferner optional ein Zuführmodul 50 in Form eines Transportmoduls.
Das Zuführmodul 50 weist an seinen Breitseiten jeweils eine Transportöffnung 32 auf. Das Zuführmodul 50 ist beispielsweise zwischen dem Eingangsmodul 26 und dem Ausgangsmodul 34 angeordnet. Eine erste Transportöffnung 32 des Zuführmoduls 50 liegt einer Transportöffnung 32 des Eingangsmoduls 26 gegenüber, derart, dass Werkstückwannen 24 dazwischen ausgetauscht werden können. Ferner liegt eine zweite Transportöffnung 32 des Zuführmoduls 50 einer Transportöffnung 32 des Ausgangsmoduls 34 gegenüber, so dass Werkstückwannen dazwischen ausgetauscht werden können. Der Austausch kann vorzugsweise in beiden Ebenen E1 und E2 erfolgen.
Das Zuführmodul 50 weist eine erste Fördereinrichtung 52 auf, die der ersten Ebene E1 zugeordnet ist und dazu ausgebildet ist, Werkstückwannen 24 in einer ersten Förderrichtung 53 zu transportieren, also vorliegend von dem Eingangsmodul 26 hin zu dem Ausgangsmodul 34.
Ferner weist das Zuführmodul 50 eine zweite Fördereinrichtung 54 auf, die der zweiten Ebene E2 zugeordnet ist und die dazu ausgebildet ist, Werkstückwannen 24 in einer entgegengesetzten zweiten Förderrichtung 55 zu transportieren, vorliegend von dem Ausgangsmodul 34 hin zu dem Eingangsmodul 26.
Das Zuführmodul 50 weist eine geschlossene Oberseite 56 auf, so dass in diesem Bereich kein weiteres Schutzelement notwendig ist. Die Oberseite 56 kann ein zu Wartungszwecken abnehmbares Blechelement sein.
Das Robotermodul 38 und das Ausgangsmodul 34 sind jedoch vorzugsweise in einem nicht näher dargestellten Schutzelement aufgenommen, um zu vermeiden, dass eine Person versehentlich in den Wirkungsbereich des Roboters 42 gelangt.
In 2 ist gezeigt, dass Werkstückwannen 24, die im Bereich des Ausgangsmoduls 34 von der Ebene E2 in die Ebene E1 versetzt worden sind, anschließend in der zweiten Förderrichtung 55 hin zu dem Eingangsmodul 26 überführt werden können, wo sie beispielsweise über die dem Zuführmodul 50 abgewandte Transportöffnung 32 entnommen werden können, wie es in 2 bei 58 gezeigt ist. Alternativ können die Werkstückwannen 24 natürlich auch über eine Hubeinrichtung nach oben entnommen werden, beispielsweise über die Zugangsöffnung 28 des Eingangsmoduls 26.
In den nachfolgenden 3 bis 8 werden weitere Ausführungsformen von Modulen eines modularen Automatisierungssystems 10 beschrieben, die auf beliebige Art und Weise miteinander kombiniert und zusammengestellt werden können, um unterschiedliche Zusammenstellungen von Automatisierungssystemen zu bilden, die an jeweilige Aufgaben angepasst sind. Die nachstehend beschriebenen Module entsprechen hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell den entsprechenden Modulen der 1 und 2. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
In 3 ist ein Hubmodul gezeigt, das das Eingangsmodul 26 oder das Ausgangsmodul 34 bilden kann.
Das Hubmodul der 3 weist eine Längsseite 60 mit einer Länge L auf sowie eine Breitseite 62 mit einer Breite B. Das Hubmodul hat eine Höhe H.
Die Länge L ist an eine Länge einer Werkstückwanne 24 angepasst. Die Höhe H entspricht der Höhe von zwei Werkstückwannen 24. Die Breite B ist an die Breite einer Werkstückwanne 24 angepasst. Es ist zu erkennen, dass eine Transportöffnung 32 im Bereich einer Breitseite 62 vorgesehen ist, vorzugsweise im Bereich von beiden Breitseiten.
Das Hubmodul ist auf Rollen 64 fahrbar gelagert.
Zumindest im Bereich der Breitseite 62 ist eine mechanische Koppeleinrichtung 66 vorgesehen, die in einer oberen Ecke einen Stift und in einer diametral gegenüberliegenden unteren Ecke eine Diagonalöffnung 68 aufweist, um auf diese beispielhafte Weise ein Nullpunktspannsystem zu realisieren. Über die mechanische Koppeleinrichtung 66 ist das Hubmodul mit anderen Modulen verbindbar, derart, dass sich zwei Transportöffnungen 32 gegenüberliegen, über die Werkstückwannen 24 in horizontaler Richtung von einem Modul in das andere überführt werden können, und zwar in beiden Ebenen E1 und E2, wie es in 3 angedeutet ist.
Beim Koppeln von Modulen untereinander ist es möglich, über ein Steckmodulsystem 70 die Module elektrisch miteinander zu koppeln, signalmäßig (per Bus) miteinander zu koppeln und/oder pneumatisch miteinander zu koppeln.
Zu diesem Zweck weist das Steckmodulsystem 70 einen Stecker auf, der über ein flexibles Kabel in einer Länge von vorzugsweise weniger als 1 m mit einer Längsseite 60 des Hubmoduls verbunden ist. Der Austritt des flexiblen Kabels ist im Bereich von einem Längsende dieser Längsseite 60 vorgesehen. Im Bereich des anderen Längsendes beinhaltet das Steckmodulsystem eine Steckmodulbuchse 72, in die ein Stecker eines benachbarten Moduls einsteckbar ist, um die elektrische, signalmäßige und/oder pneumatische Kopplung zwischen Modulen zu realisieren.
Wie es in 3 dargestellt ist, weist das Hubmodul vorzugsweise eine Hubeinrichtung 74 auf, die vorzugsweise pneumatisch angesteuert ist und dazu ausgelegt ist, Werkstückwannen zwischen den Ebenen E1 und E2 zu versetzen. Vorzugsweise ist die Hubeinrichtung 74 auch dazu in der Lage, eine Werkstückwanne 24 von der Ebene E1 über die Zugangsöffnung 28 nach oben herauszuheben, um auf diese Weise eine Plattform zur Übergabe von Werkstückwannen bereitzustellen.
Ferner ist in 3 angedeutet, dass das Hubmodul auch eine Transporteinrichtung 75 aufweisen kann, die dazu ausgebildet ist, Werkstückwannen in der Ebene E1 oder in der Ebene E2 in Richtung der zugeordneten Transportöffnung 32 zu überführen.
In 4 ist ein Zuführmodul 50 gezeigt.
Das Zuführmodul 50 weist ebenfalls im Bereich eines Endes einer Längsseite einen Stecker eines Steckmodulsystems 70 auf, und im Bereich des anderen Endes dieser Längsseite eine Steckmodulbuchse 72. Das Zuführmodul 50 weist eine Länge 2L auf, die der Länge von zwei Werkstückwannen 24 entspricht. Die Breite B und die Höhe H sind identisch wie bei dem Hubmodul der 3.
Das Zuführmodul 50 weist an axial gegenüberliegenden Enden jeweils eine Transportöffnung 32 auf, die folglich im Bereich der Breitseiten 62 hiervon ausgeformt ist. Wie auch das Hubmodul weist das Zuführmodul 50 Rollen auf, sowie mechanische Koppeleinrichtungen 66 im Bereich der axial gegenüberliegenden Breitseiten 62.
In 5 ist eine Werkstückwanne 24 dargestellt, die eine Länge L_w hat und eine Breite B_w sowie eine Höhe H_w. Die Länge L_w entspricht der Länge L. Die Breite B_w entspricht der Breite B. Die Höhe H_w ist kleiner als die halbe Höhe H. Die Werte von L_w und B_w sind jeweils etwas kleiner als die Werte von L bzw. B.
Die Werkstückwanne 24 weist einen Boden auf, der vorzugsweise geschlossen ist, sowie vier senkrechte hochstehende Seitenwände. Die Form ist generell quaderförmig. Die Werkstückwanne 24 ist nach oben hin offen. Vorliegend sind in die Werkstückwanne 24 eine Mehrzahl von beispielsweise drei Transportkisten 76 eingesetzt, in denen jeweils Werkstücke als Schüttgut aufgenommen sein können. Die Werkstücke können identische Werkstücke sein, können jedoch auch unterschiedliche Werkstücke sein.
In 6 ist eine weitere Ausführungsform eines Zuführmoduls in Form eines Speichermoduls 80 dargestellt.
Das Speichermodul 80 weist einen Unterbau bzw. Sockel auf, der hinsichtlich der Abmessungen L, B und H im Wesentlichen dem Hubmodul der 3 entspricht. Auf die Oberseite hiervon, die bei dem Hubmodul der 3 durch die Zugangsöffnung 28 freigelegt ist, ist bei dem Speichermodul 80 ein Spindelförderer 82 mit einer Mehrzahl von Spindeln vorgesehen, mittels der Werkstückwannen 24 in vertikaler Richtung übereinander nach der Art eines Puffers gespeichert werden können. Aus Sicherheitsgründen ist der Spindelförderer 82 von einem Schutzelement 84 allseitig umgeben.
Die Höhe des Aufsatzes, der beispielsweise insgesamt sechs Werkstücke 18 aufnehmen kann, ist in 6 mit H' gekennzeichnet. Der Wert von H' kann beispielsweise zweimal oder dreimal H sein.
Das Speichermodul 80 weist auf den axial gegenüberliegenden Breitseiten 62 jeweils Transportöffnungen auf und ist, wie das Hubmodul mit mechanischen Koppeleinrichtungen 66 versehen. Ferner beinhaltet das Speichermodul 80 an axial gegenüberliegenden Enden im Bereich der Längsseite einen Stecker an einem Kabel eines Steckmodulsystems 70 sowie eine Steckmodulbuchse 72.
In 7 ist in schematischer Form ein Hubmodul der in 3 gezeigten Art dargestellt. Dieses kann hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Hubmodul der 3 entsprechen, und ist vorliegend als Vereinzelungsmodul ausgebildet. An einer Oberseite hiervon sind jedoch eine oder mehrere Sortierplattformen 92 angeordnet, auf die aus Transportkisten 76 entnommene Werkstücke zunächst unsortiert abgelegt werden können. Jeder Sortierplattform 92 ist eine Kamera 94 zugeordnet, die auf die Sortierplattform 92 gerichtet ist und dazu ausgebildet ist, die Lage von auf der Sortierplattform 92 angeordneten Werkstücken zu erkennen.
Der Roboter 42 kann folglich über die so erfolgte Lageerkennung auf der Sortierplattform 92 liegende Werkstücke lagerichtig ergreifen und einer weiteren Bearbeitung zuführen, beispielsweise zu einer Werkzeugmaschine.
In 8 ist ein Robotermodul 38 gezeigt. Ein Unterbau des Robotermoduls entspricht hinsichtlich der Abmessungen B, H und (nicht dargestellt) L dem Hubmodul der 3.
Eine Oberseite dieses Unterteils ist mit einer Montageplatte 40 bedeckt, auf der ein Roboter 42 montiert ist. Der Roboter 42 an der Oberseite des Unterbaus ist von einem Schutzelement 84 umgeben. Außerhalb des Schutzelementes 84 ist eine Bedieneinheit 100 angeordnet, über die der Roboter 42 und das modulare Automatisierungssystem 10 bedienbar, ggf. programmierbar und ggf. darstellbar sind.
In dem Unterbau des Robotermoduls 38 ist wenigstens eine Steuereinrichtung 102 für das modulare Automatisierungssystem 10 angeordnet, die mit der Bedieneinheit 100 verbunden ist.
An der Außenseite des Unterbaus ist eine Versorgungsstation 104 angeordnet, die mit einem Stecker eines Steckmodulsystems 70 verbindbar ist und über die elektrische Energie zuführbar ist sowie ggf. Signale aus der Steuereinrichtung 102 sowie ggf. Pneumatikdruck.
Auf der Montageplatte 40 können Roboter 42 unterschiedlicher Hersteller zum Einsatz kommen. Die Montageplatte 40 kann dazu als Adapterplatte ausgerüstet sein. In dem Unterbau (Sockel) ist vorzugsweise nicht nur eine Steuereinrichtung 102 für das Automatisierungssystem 10 angeordnet, sondern auch eine Steuerung des Roboters 42. Diese befinden sich idealerweise in einem Rack-Mount-Gehäuse.
Das Schutzelement 84 bzw. Sicherheitselement verhindert den Zugriff von Personen, wenn keine kollaborierenden Roboter zum Einsatz kommen.
In der Steuereinrichtung 102 sind vorzugsweise bereits hinterlegte Programme vorgesehen, die aufgerufen werden, wenn weitere Module angedockt werden. Eine Visualisierung zeigt vorzugsweise den Aufbau des Automatisierungssystems in grafischer Darstellung auf der Bedieneinheit 100.
Die Abgreifpositionen (Eingangsmodule/Ausgangsmodule etc.) werden über fest hinterlegte Programme aufgerufen, welche auf die vorzugsweise kodierten Werkstückwannen abgestimmt sind.
An dem Robotermodul 38 sind vorzugsweise auch weitere Bedienelemente vorgesehen, ggf. ein Hauptschalter, ein Start/Stopp-Schalter, ein Nothalt-Schalter sowie ein Display zur Steuerung und Visualisierung der gesamten Anlage.
Das Robotermodul beinhaltet also folglich die Leitsteuerung.
Die Module bestehen jeweils aus einem robusten Metallgehäuse. Hubeinrichtungen sind vorzugsweise pneumatisch ausgebildet. Transporteinrichtungen zum Transport in horizontaler Richtung sind vorzugsweise als elektrische Transportbänder ausgebildet. Steuerelemente und Endschalter sind vorzugsweise in die jeweiligen Hubmodule integriert. Gleichfalls können beispielsweise in dem Eingangsmodul Anforderungsschalter für einzusetzende oder zu entnehmende Werkstückwannen ausgebildet sein.
Das Zuführmodul 50 und das Speichermodul 80 dienen auch als Puffermodule.
Es können mehrere derartiger Zuführ- bzw. Speichermodule 50, 80 zum Einsatz kommen, beispielsweise um leere Werkstückwannen zu speichern oder um volle Werkstückwannen aufzunehmen. Die autonome Laufzeit des Automatisierungssystems kann dadurch deutlich verlängert werden.
Die Werkstückwanne 24 ist vorzugsweise mit einem RF-Idee-Chip ausgerüstet, um kodiert in komplexe Fertigungsabläufe integriert zu werden. Es ist vorgesehen, die Werkstückwannen ggf. an Handwagen bzw. an fahrerlose Transportsysteme zum Transport an weitere Stationen oder in Lagersysteme zu übergeben.
In 9 ist das modulare Automatisierungssystem 10 in einer weiteren Zusammenstellung dargestellt.
Benachbart zu einem Robotermodul 38 als Leitstelle ist ein Vereinzelungsmodul 90 angeordnet. Die Module 38, 90 sind an Längsseiten benachbart zueinander angeordnet. Das Vereinzelungsmodul 90 ist an seiner Breitseite (in 9 nicht dargestellt) mit einem Zuführmodul 50 gekoppelt. Das Zuführmodul 50 ist an der gegenüberliegenden Axialseite mit einem Speichermodul 80 gekoppelt. Das Speichermodul 80 ist an seiner axial gegenüberliegenden Seite mit einem ersten Eingangsmodul 26 gekoppelt.
Das Vereinzelungsmodul 90 ist auf einer dem Zuführmodul 50 axial gegenüberliegenden Seite benachbart zu einem Ausgangsmodul 34. Benachbart zu dem Ausgangsmodul 34 und benachbart zu dem Robotermodul 38 ist ein weiteres Zuführmodul 50' angeordnet, dessen Längsachse senkrecht ausgerichtet ist zu dem ersten Zuführmodul 50. An einem dem Ausgangsmodul 34 axial gegenüberliegenden Ende des weiteren Zuführmoduls 50' ist ein weiteres Eingangsmodul 26' angeordnet.
Bei dem Automatisierungssystem 10 der 9 können beispielsweise befüllte Werkstückwannen 24 dem ersten Eingangsmodul 26 eingeführt werden, wie es in 9 bei 30 dargestellt ist. Dann werden derartige Werkstückwannen mit unbearbeiteten Werkstücken in dem Speichermodul 80 und in dem Zuführmodul 50 gespeichert. In dem Vereinzelungsmodul 90 werden die Werkstücke vereinzelt und dann in weitere Werkstückwannen übergeben, die in dem Ausgangsmodul 34 bereitgestellt sind. Über das weitere Eingangsmodul 26' können, wie es bei 30' dargestellt ist, leere Werkstückwannen 24 eingeführt werden und hin zu dem Ausgangsmodul 34 geführt werden.
Die leeren Systemwannen werden dann im Bereich des Ausgangsmoduls 34 bereitgestellt, wo die vereinzelten Werkstücke abgelegt werden können. Die befüllten Werkstückwannen werden dann von dem Ausgangsmodul 34 über das weitere Zuführmodul 50' hin zu dem weiteren Eingangsmodul 26' gefördert, wo sie bei 58' entnommen werden können.
In jenem Zweig des Automatisierungssystems, bei dem die Werkstückwannen mit unbearbeiteten Werkstücken bzw. Werkstücken in Form von Schüttgut gefüllt sind, wie es bei 30 gezeigt ist, werden, sobald die Werkstückwannen im Bereich des Vereinzelungsmoduls 90 entleert worden sind, die entleerten Systemwannen im Bereich des Vereinzelungsmoduls 90 auf die untere Ebene heruntergeführt und dann durch das Zuführmodul 50 und das Speichermodul 80 hin zu dem Eingangsmodul 26 zurückgeführt, wo sie bei 58 entsorgt bzw. weiterverarbeitet werden können.
In den 10 bis 12 sind schematisch weitere Ausführungsformen von Werkstückwannen dargestellt.
Bei der Werkstückwanne 24 der 10 ist in der Werkstückwanne ein Einsatz 110 ausgebildet, in den Werkstücke 18 eingesetzt werden können, derart, dass sie eine bestimmte Lage innerhalb der Werkstückwanne 24 einnehmen.
In 11 ist eine Werkstückwanne 24 mit mehreren Transportkisten 76 gezeigt, in denen Werkstücke 18 in Form von Schüttgut eingefüllt werden können.
In 12 ist eine Werkstückwanne 24 gezeigt, in der mehrere Blister 112 übereinander angeordnet werden. In jedem Blister 112 sind Näpfe zur Aufnahme jeweiliger Werkstücke 18 ausgebildet, so dass die Werkstücke 18 in einer vordefinierten Lage in Bezug auf die Werkstückwanne 24 bereitgestellt werden können.
Bezugszeichenliste

10: Modulares Automatisierungssystem
12: Bearbeitungsumgebung
14: Werkzeugmaschine
16: Spindel
18: Werkstück
20: Werkzeug
24: Werkstückwannen
26: Eingangsmodul
28: Zugangsöffnung
30: Einführrichtung
32: Transportöffnungen
34: Ausgangsmodul
36: Übergaberichtung
38: Robotermodul
40: Montageplatte
42: Roboter
44: 1. Arm
46: 2. Arm
50: Zuführmodul (Transportmodul)
52: 1. Fördereinrichtung
53: 1. Förderrichtung
54: 2. Fördereinrichtung
55: 2. Förderrichtung
56: geschlossene Oberseite
58: Entnahmerichtung
60: Längsseite
62: Breitseite
64: Rollen
66: mechanische Koppeleinrichtung
68: Diagonalöffnung
70: Steckmodulsystem
72: Steckmodulbuchse
74: Hubeinrichtung
75: Transporteinrichtung
76: Transportkiste
80: Speichermodul
82: Spindelförderer
84: Schutzelement
90: Vereinzelungsmodul
92: Sortierplattform
94: Kamera
100: Bedieneinheit
102: Steuereinrichtung
104: Versorgungsstation
110: Einsatz
112: Blister
E1,E2: Wannenebenen

Claims

Modulares Automatisierungssystem (10) zum Transportieren und Handhaben von Werkstücken (18), insbesondere zur Beschickung einer Werkzeugmaschine (14), mit - einem Eingangsmodul (26), das eine Zugangsöffnung (28) aufweist, über die eine Werkstückwanne (24) in das Eingangsmodul (26) einführbar ist, und das eine Transportöffnung (32) aufweist, über die eine in das Eingangsmodul (26) eingeführte Werkstückwanne (24) zu einem an das Eingangsmodul (26) angekoppelten weiteren Modul überführt werden kann, - einem Zuführmodul (50), das eine erste Transportöffnung (32) aufweist, über die eine von einem an das Zuführmodul (50) angekoppelten Modul zu überführende Werkstückwanne (24) in das Zuführmodul (50) einführbar ist, und das eine zweite Transportöffnung (32) aufweist, über die eine eingeführte Werkstückwanne (50) an ein weiteres an das Zuführmodul (50) angekoppeltes Modul überführbar ist, und - einem Ausgangsmodul (34), das eine Transportöffnung (32) aufweist, über die eine von einem an das Ausgangsmodul (34A!) angekoppelten Modul überführte Werkstückwanne (24) in das Ausgangsmodul (34) einführbar ist, und das eine Zugangsöffnung (28) aufweist, über die auf Werkstücke (18) zugegriffen werden kann, die sich in der in das Ausgangsmodul (34) eingeführten Werkstückwanne (24) befinden, wobei in jedem Modul zwei übereinander liegende Ebenen (E1, E2) für jeweilige Werkstückwannen (24) angeordnet sind , wobei die Module miteinander koppelbar sind, derart, dass die Transportöffnungen (32) von zwei gekoppelten Modulen einander gegenüberliegen, und wobei die Höhe der Transportöffnungen wenigstens doppelt so hoch ist wie die Höhe einer Werkstückwanne, so dass die Transportöffnungen jeweils einen Transport von Werkstückwannen in den zwei übereinanderliegenden Ebenen (E1, E2) ermöglichen.
Modulares Automatisierungssystem (10) zum Transportieren und Handhaben von Werkstücken (18), insbesondere zur Beschickung einer Werkzeugmaschine (14), mit - einem Eingangsmodul (26), das eine Zugangsöffnung (28) aufweist, über die eine Werkstückwanne (24) in das Eingangsmodul (26) einführbar ist, und das eine Transportöffnung (32) aufweist, über die eine in das Eingangsmodul (26) eingeführte Werkstückwanne (24) zu einem an das Eingangsmodul (26) angekoppelten weiteren Modul überführt werden kann, - einem Zuführmodul (50), das eine erste Transportöffnung (32) aufweist, über die eine von einem an das Zuführmodul (50) angekoppelten Modul zu überführende Werkstückwanne (24) in das Zuführmodul (50) einführbar ist, und das eine zweite Transportöffnung (32) aufweist, über die eine eingeführte Werkstückwanne (50) an ein weiteres an das Zuführmodul (50) angekoppeltes Modul überführbar ist, und - einem Ausgangsmodul (34), das eine Transportöffnung (32) aufweist, über die eine von einem an das Ausgangsmodul (34) angekoppelten Modul überführte Werkstückwanne (24) in das Ausgangsmodul (34) einführbar ist, und das eine Zugangsöffnung (28) aufweist, über die auf Werkstücke (18) zugegriffen werden kann, die sich in der in das Ausgangsmodul (34) eingeführten Werkstückwanne (24) befinden, wobei die Module miteinander koppelbar sind, derart, dass die Transportöffnungen (32) von zwei gekoppelten Modulen einander gegenüberliegen, und wobei die Module werden zum Zusammenstellen miteinander gekoppelt werden, und zwar auf mechanische und elektrische Art und Weise, wobei eines der Module ein Leitmodul mit einer Steuereinrichtung und einer Bedieneinheit ist und wobei die Steuereinrichtung automatisch ein modular zusammengestelltes Automatisierungssystem erkennt und dabei erkennt, welche Module in welcher Reihenfolge angeschlossen sind.
Modulares Automatisierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Module über eine mechanische Koppeleinrichtung (66) miteinander koppelbar sind.
Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Module über eine elektrische Koppeleinrichtung und/oder über eine Signalkoppeleinrichtung und/oder über eine pneumatische Koppeleinrichtung miteinander koppelbar sind.
Modulares Automatisierungssystem nach Anspruch 4, wobei die elektrische Koppeleinrichtung, die Signalkoppeleinrichtung und die pneumatische Koppeleinrichtung in ein Steckmodulsystem (70, 72) integriert sind.
Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Robotermodul (38) eine Montageplatte (40) zur Montage eines Roboters (42), eine zentrale Steuereinrichtung (102) und eine von außen zugängliche Bedieneinheit (100) aufweist.
Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Zuführmodul (50) als Transportmodul ausgebildet ist, das eine erste Fördereinrichtung (52) zur Förderung von Werkstückwannen (24) von der ersten Transportöffnung zu der zweiten Transportöffnung aufweist, und das eine zweite Fördereinrichtung (54) zur Förderung von Werkstückwannen von der zweiten Transportöffnung zu der ersten Transportöffnung aufweist, wobei die erste und die zweite Fördereinrichtung (52, 54) übereinander angeordnet sind.
Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Zuführmodul als ein Speichermodul (80) ausgebildet ist, das eine Mehrzahl von wenigstens drei vertikal übereinander liegenden Plätzen für Werkstückwannen (24) aufweist.
Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Zugangsöffnung (28) des Eingangsmoduls (26) und die Zugangsöffnung (28) des Ausgangsmoduls (34) an einer Oberseite der Module ausgebildete Öffnungen sind, wobei die Transportöffnungen (32) der Module jeweils im Bereich von Seitenwänden (62) der Module angeordnet sind.
Modulares Automatisierungssystem nach Anspruch 9, wobei die Module eine einheitliche Breite (B) haben, wobei die Transportöffnungen (32) im Bereich der Seitenwände (62) ausgebildet sind.
Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Module jeweils eine Länge einer Mehrzahl von Rasterlängen (L) aufweisen und/oder wobei die Module jeweils eine Höhe einer Mehrzahl von Rasterhöhen (H) aufweisen.
Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Werkstückwanne (24) zur Aufnahme von Werkstücken (18), zur Aufnahme von Blistern (112) für Werkstücke und/oder zur Aufnahme von Transportkisten (76) für Werkstücke ausgebildet ist.
Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Ausgangsmodul (34) oberhalb seiner Zugangsöffnung (28) wenigstens eine Sortierplattform (92) aufweist, auf die aus der Werkstückwanne (24) entnommene Werkstücke (18) abgelegt werden können, wobei die Lage der Werkstücke (18) vorzugsweise mittels einer auf die Sortierplattform (92) ausgerichteten Kamera (94) verifiziert werden kann.
Verfahren zum Betreiben eines modularen Automatisierungssystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit den Schritten, Module des modularen Automatisierungssystems (10) auftragsbezogen zusammenzustellen und aufzubauen und anschließend Werkstückwannen (24), die mit zu bearbeitenden Werkstücken (18) gefüllt sind, über das Eingangsmodul (26) in das zusammengestellte Automatisierungssystem (10) einzuführen, und anschließend den Auftrag automatisiert abzuarbeiten.