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Die Erfindung bezieht sich auf Bodenmodule für konfigurierbare Schweißzellenanordnungen.
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Aus der
DE 10 2008 059 614 A1 sind sogenannte Schweißzellen bekannt. Es handelt sich hierbei um temporär oder dauerhaft in Werkhallen aufstellbare Kompartimente, die eine Einrichtung zum Fügen von Bauteilen mittels Schweißens enthalten. Wegen der beim Schweißen entstehenden Lichtemission sowie des Funkenflugs und eventuell entstehender Schmelze-Spritzer ist es aus Sicherheitsgründen erforderlich, derartige Schweißzellen mit Wänden zu versehen. Allerdings müssen in den Wänden auch Öffnungen zum Be- bzw. Entladen der Schweißvorrichtungen und ggf. als Zugang für Bedien- und Wartungspersonal vorhanden sein. Zudem sind derartige Schweißzellen häufig in komplexe Fertigungsreihen unterschiedlicher Bearbeitungsstationen eingebunden. Da einerseits aus Kosten- und logistischen Gründen eine Standardisierung möglichst vieler Elemente in der industriellen Fertigung grundsätzlich gewünscht ist, andererseits der Aufbau von Fertigungsreihen stets in Ansehung der konkreten Bauteilgeometrie und Bearbeitungscharakteristik höchst unterschiedlich ausfallen kann und zudem häufigen Änderungen unterworfen ist, hat sich eine modulare Bauweise für Bearbeitungsstationen, insbesondere Schweißzellen durchgesetzt. Sie bestehen vielfach aus einem Bodenmodul, auf dem dann die eigentliche Schweißstation sowie die Wände aufgebaut werden, wobei die konkrete Ausgestaltung und Anordnung der Schweißvorrichtung und der Wände an die Erfordernisse des jeweiligen Einzelfalls angepasst werden. Bei üblichen Bodenmodulen wird insbesondere auf deren Stabilität Wert gelegt, d.h. sie sind aus einem schweren, selbsttragenden Blech gefertigt oder aus mehreren solcher Bleche zusammengesetzt. Leitungen zur Strom- und Gasversorgung werden in dem Boden aufgesetzten oder in den vom Boden aufragenden Wänden verlegten Leitungsschächten verlegt. Zum Transport des oder der Bodenbleche sind diese häufig mit Schuhen versehen, in welche die Zinken von Stablergabeln einfahren können.
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Als nachteilig hat sich die mangelnde Flexibilität bei der Konfigurierung von Schweißzellenanordnungen, insbesondere im Hinblick auf die Verlegung von Versorgungsleitungen, erwiesen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Bodenmodul für konfigurierbare Schweißzellenanordnungen zur Verfügung zu stellen, welches insbesondere die Verlegung von Versorgungsleitungen erleichtert.
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Diese Aufgabe wird durch ein Bodenmodul mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst, d.h. durch ein Bodenmodul für eine konfigurierbare Schweißzellenanordnung, umfassend
- - eine wenigstens oberseitig mit Trittblechen beplankte oder beplankbare Grundstruktur aus horizontalen, kreuzweise angeordneten Längs- und Querträgern und einem deren Enden verbindenden Rahmen sowie
- - mehrere horizontal und senkrecht zueinander angeordnete Paare von parallel zueinander ausgerichteten, endständig offenen Hohlträgern, die fest mit der Grundstruktur verbunden sind und deren offene Enden mit Transportgabelportalen im Rahmen fluchten,
wobei wenigstens eines der Hohlträger-Paare, dessen Hohlträger flacher als die Längs- und Querträger ausgebildet sind, von einer beidseitig mit Rampen versehenen, die Längs- und Querträger vertikal nicht überragenden, ersten Brückenstruktur überwölbt ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Zunächst liegt der Erfindung die Idee zugrunde, anstatt der massiven Bodenplatten eine nicht weniger stabile, aus Trägern zusammengesetzte Grundstruktur zu verwenden, die, um für Bedien- und Wartungspersonal begehbar zu sein, mit leichten Trittblechen beplankt ist bzw. beplankt werden kann. Die Trittbleche selbst tragen zur Stabilität der Grundstruktur nicht bei. Außer als unmittelbarer Boden für Personal und weitere Aufbauten dienen sie zudem als Abdeckung der zwischen den Längs- und Querträgern sowie dem Rahmen gebildeten Hohlräume. Bevorzugt ist auch die Unterseite der Grundstruktur mit Blechen belegt, wobei dies jedoch kein für die Erfindung zwingendes Erfordernis ist. Die untere Abdeckung des Hohlraums der Grundstruktur kann auf natürliche Weise auch vom Hallenboden, auf welchem das erfindungsgemäße Bodenmodul aufgebaut wird, gebildet werden.
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Um einen leichten Transport des Bodenmoduls zu ermöglichen, sind endständig wenigstens einseitig offene Hohlträger vorgesehen, die fest mit der Grundstruktur verbunden sind. Die offenen Enden dieser Hohlträger fluchten mit korrespondierenden Transportgabelportalen im Rahmen, d.h. mit den Rahmen durchsetzenden Ausnehmungen, durch welche die Zinken einer Transportgabel eingeschoben werden können. Die Hohlträger, in welche die Transportgabeln nach dem Durchstoßen der Transportgabelportale im Rahmen eingreifen, dienen dann als eigentlicher Ansatzpunkt für die von der Transportgabel ausgeübten Hubkräfte. Die Hohlträger sind daher entsprechend der üblichen Anordnung von Transportgabeln parallel zueinander angeordnet. Sie sind vorzugsweise in Relation zur Grundstruktur so positioniert, dass ein schwerpunktnaher Angriff der Hubkräfte ermöglicht wird.
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Der zwischen den Elementen der Grundstruktur und den Hohlträgern bestehende Freiraum kann zur Verlegung von Zuleitungen, insbesondere von Strom- und Gasleitungen, verwendet werden. Problematisch dabei ist jedoch, dass kein ununterbrochener Hohlraum vorliegt. Vielmehr ist der Hohlraum durch die Träger in separate Abschnitte unterteilt. Damit Zuleitungen die Längs- und Querträger passieren können, können diese in naheliegender Weise mit standardisierten Durchbrüchen versehen sein, die von den Zuleitungen durchsetzte werden. Für die Hohlträger ist dies jedoch nicht möglich, da sie, wie oben erläutert, im Einsatzfall von den Transportgabeln eines Transporters gefüllt sind. Diese dürfen keinesfalls mit Zuleitungen kollidieren, sodass entsprechende leitungsführende Durchbrüche durch die Hohlträger ausgeschlossen sind.
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Die Erfindung sieht daher weiter vor, dass zumindest eines der Hohlträgerpaare Hohlträger aufweist, die flacher bauen als die Längs- und Querträger. Sie sind zudem außermittig unten an der Grundstruktur angeordnet. Das bedeutet, dass vertikal über den Hohlträgern ein Freiraum bis zur Oberkante der Längs- und Querträger bzw. die Unterseite der Trittbleche besteht. Dieser Hohlraum kann zur Verlegung von die Hohlträger kreuzenden Zuleitungen dienen. Allerdings können von außen durch entsprechende Zuleitungsportale im Rahmen eingeführter Zuleitungen beim Einschieben gegen die Hohlträger stoßen und nicht ihren Weg in den Freiraum oberhalb der Hohlträger finden. Daher sieht die Erfindung vor, dass zumindest dasjenige Hohlträgerpaar mit den flach ausgebildeten Hohlträgern von einer ersten Brückenstruktur überwölbt ist, die beidseitig mit Rampen versehen ist. Die Rampen fluchten vorzugsweise in Längsrichtung mit einem ersten Paar voneinander gegenüberliegenden Zuleitungsportalen im Rahmen. Eine durch ein solches Zuleitungsportal eingeschobene Zuleitung wird von der Rampe der Brückenstruktur automatisch in denjenigen Freiraum gelenkt, in dem sie den Hohlträger zu kreuzen vermag. Um zusätzlich eine seitliche Führung zu gewährleisten ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die erste Brückenstruktur in Längsrichtung ausgerichtete, vertikale Längsleitbleche aufweist.
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Das von der erste Brückenstruktur überwölbte Hohlträgerpaar ist bevorzugt parallel zu den Querträgern und senkrecht zu den Längsträgern angeordnet. Mit anderen Worten durchsetzt es das erfindungsgemäße Bodenmodul in Querrichtung und zwar vorzugsweise vollständig. Dies hängt damit zusammen, dass die Quererstreckung von typischen Bodenmodulen in etwa der typischen Länge von Transportgabeln entspricht, sodass ein in Querrichtung vollständig von einem Hohlträgerpaar durchsetztes Bodenmodul von zwei Seiten vom Transportfahrzeug angefahren und angehoben werden kann. In Längsrichtung sind zwar vorzugsweise ebenfalls Hohlträgerpaare zum Eingriff für Transportgabeln angeordnet. Diese sind jedoch in der Regel kürzer als die Längserstreckung des Bodenmoduls, sodass hier nicht die Ausbildung vollständig durchgehender Hohlträgerpaare erforderlich ist. Vielmehr können zwei einander gegenüberliegende, kurze Paare von Hohlträgern Einsatz finden. Diese müssen nicht zwingend von einer Brückenstruktur überwölbt sein, da Zuleitungen auch im Freiraum zwischen den einander gegenüberliegenden Paaren von längsausgerichteten Hohlträgern geführt werden können.
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Das oben erwähnte, bevorzugte, von der ersten Brückenstruktur überspannte und die Grundstruktur vollständig durchsetzende Hohlträgerpaar ist bei einer Weiterbildung der Erfindung von einer parallelen, gleichartig ausgebildeten, zweiten Brückenstruktur überwölbt, die ihrerseits mit einem zweiten Paar voneinander gegenüberliegenden Zuleitungsportalen im Rahmen fluchtet. Damit werden zwei im wesentlichen gleichartige Strukturen geschaffen, mittels derer unterschiedliche Stränge von Zuleitungen in das durchgehende Hohlleiterpaar kreuzender Weise geführt werden können. Dies ist insbesondere dem Umstand geschuldet, dass sich die Ecken des Rahmens als Orte für die Zuleitungsportale insbesondere im Hinblick auf komplexe Konfigurationen besonders anbieten.
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Um eine Möglichkeit zu schaffen, einzelne Zuleitungen zwischen den Zuleitungssträngen zu überführen, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die erste und die zweite Brückenstruktur mittels einer ihre jeweils oberen Ebenen verbindenden Verbindungsplattform miteinander verbunden sein. Eine Leitung, die über die Rampe einer der Brückenstrukturen bereits durch die höher gelegene Verlegungsebene geführt wurde, muss also beim Wechsel zur anderen Brückenstruktur die erhöhte Verlegungsebene nicht wieder verlassen. Vielmehr wird eine großflächig ausgedehnte Verlegungsebene geschaffen, auf der auch komplexe Konfigurationen voneinander kreuzenden Zuleitungen verlegt werden können.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es zeigen:
- 1: ein erfindungsgemäßes, unbeplanktes Bodenmodul,
- 2: die Grundstruktur des Bodenmoduls von 1 sowie
- 3: eine beispielhafte Schweißzelle ohne Wandungen mit einem erfindungsgemäßen Bodenmodul.
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Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.
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3 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Schweißzelle 10, wie sie beispielsweise im Rahmen einer komplexen Fertigungskette in der Automobilindustrie Einsatz finden kann. Der besseren Erkennbarkeit der einzelnen Elemente ist die Schweißzelle 10 ohne Schutzwandungen dargestellt.
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Die Schweißzelle 10 umfasst ein Bodenmodul 12, welches beispielsweise mittels Schraubbolzen 14 im nicht dargestellten Boden einer Werkhalle verankert werden kann. Auf dem Bodenmodul 12 ist eine Schweißvorrichtung 16 sowie eine Werkstückhalterung, bestehend aus einer Motoreinheit 18 und einer Lagereinheit 20. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst die Schweißvorrichtung 16 einen Schweißkopf 161, der an einem Roboterarm 162 gelagert ist, wobei der Roboterarm 162 auf einem Adaptersockel 163 fixiert ist. Der Adaptersockel weist in seinem unteren Bereich eine Grundplatte auf, deren Lochmuster an ein korrespondierendes Lochmuster in der Oberseite des Bodenmoduls 12 angepasst ist. In seinem oberen Bereich weist der Adaptersockel 163 eine Deckelplatte mit einem Lochmuster auf, welches an ein korrespondierendes Lochmuster einer Grundplatte des Roboterarms 162 angepasst ist. Auf diese Weise ist es möglich, durch einfachen Austausch des Adaptersockels 163 die Schweißzelle 10 mit unterschiedlichen Schweißvorrichtungen 16, insbesondere mit Roboterarmen 162 und/oder Schweißköpfen 161 unterschiedlicher Hersteller zu bestücken ohne Änderungen am Bodenmodul 12 vornehmen zu müssen.
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Einem ähnlichen Konzept folgt bei der dargestellten Ausführungsform die Werkstückhalterung, die, wie oben bereits erwähnt, aus der Motoreinheit 18 und der Lagereinheit 20 besteht, zwischen denen ein zu schweißendes Werkstück eingespannt und rotiert werden kann. Die Motoreinheit 18 besteht dabei aus dem eigentlichen Motorkopf 181 und einem Adaptersockel 182. Die Lagereinheit besteht aus dem Lagerkopf 201 und dem Adaptersockel 202.
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Die Einzelheiten eines erfindungsgemäßen Bodenmoduls 12, wie es bei einer Schweißzelle nach Art derjenigen von 1 Einsatz finden kann, sollen nachfolgend im Kontext der 1 und 2 diskutiert werden.
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2 zeigt die Grundstruktur 22 des Bodenmoduls 12, die als wesentliche Elemente Längsträger 24 und Querträger 26 umfasst. Die Längs- und Querträger 24, 26 sind an ihren Enden mittels eines umlaufenden Rahmens 28 verbunden. Die so gebildete Grundstruktur ist selbsttragend dimensioniert und kann mit in 2 nicht dargestellten Trittblechen beplankt werden.
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Als weitere Elemente weist die Grundstruktur 22 von 2 Hohlträger 30, 32 auf, die fest mit den Längsträgern 24 verbunden sind. Die Hohlträger 30, 32 sind jeweils paarweise parallel zueinander angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei Paare von längsgerichteten Hohlträgern 30 parallel zu den Längsträgern 24 ausgebildet und ein Paar von quer gerichteten Hohlträgern 32 ist senkrecht zu den Längsträgern 24 ausgerichtet. Die Hohlträger 30, 32 münden dabei jeweils in den Rahmen 28 durchsetzende Transportgabelportale 34 durch welche Zinken einer Transportgabel in die Hohlträger 30, 32 eingeführt werden können, um die gesamte Grundstruktur 22 bzw. das Bodenmodul 12 oder gar die gesamte Schweißzelle 10 anheben und transportieren zu können.
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Zusätzlich weist der Rahmen 28 der Grundstruktur 22 Zuleitungsportale 36 auf, durch welche Zuleitungen, beispielsweise Stromkabel und/oder Gasleitungen in den Freiraum zwischen den Trägern 24, 26, 30, 32, eingeführt werden können.
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Insbesondere bei komplexen Anlagen mit mehreren Schweißzellen 10 oder bei Anlagen, in denen eine Schweißzelle 10 nur eine Bearbeitungsstation einer komplexen Fertigungskette darstellt, können die Zuleitungen nicht immer in exakt dasjenige Zuleitungsportal 36 eingeführt werden, welches der zugeordneten Verbrauchsstelle unmittelbar benachbart ist. Vielmehr wird häufig gefordert, dass die Zuleitungen große Bereiche oder gar das gesamte Bodenmodul 12 queren. Die Passage der Längs- und Querträger 24, 26 kann dabei vergleichsweise einfach über entsprechende Durchführungen 38 in besagten Trägern 24, 26 erfolgen.
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Problematisch ist allerdings die Passage der Hohlträger 30, 32, insbesondere der quergerichteten Hohlträger 32, die sich bei der gezeigten Ausführungsform, anders als die längs gerichteten Hohlträger 30, über die gesamte Breite des Bodenmoduls 20 erstrecken. Eine Durchführung nach Art der Durchführungen 38 in den Querträgern 26 verbietet sich hier, da dies zu einer Kollision der Zuleitungen mit gegebenenfalls in die Hohlträger 32 eingeführten Transportgabelzinken führen würde.
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Wie in 1 erkennbar, sind die quergerichteten Hohlträger 32 außermittig des Rahmen 28 nach unten versetzt angeordnet und durch eine Brückenstruktur 40 überwölbt. Die Brückenstruktur 40 weist an ihren Enden jeweils eine Rampe 42 auf, die eine Führung für eingeschobene Zuleitungen auf ein erhöhten Niveau oberhalb der Hohlträger 32 bietet. Um auch in Querrichtung eine Führung zu ermöglichen, ist die Brückenstruktur 40 bei der gezeigten Ausführungsform mit Längsleitblechen 44 versehen.
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Bei der gezeigten Ausführungsform sind die beiden quergerichteten Hohlträger 32 von zwei parallelen Brückenstrukturen 40 überwölbt, wobei deren obere Ebenen durch eine Verbindungsplattform 46 miteinander verbunden sind. Über diese Verbindungsplattformen 46 können Zuleitungen quer zu den Brückenstrukturen 40 geführt werden, ohne die erhöhte Ebene verlassen zu müssen. Die Verbindungsplattformen 46 durchsetzen dabei offene Durchbrüche in den Längsträgern 24.
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Das in den 1 und 2 gezeigte Bodenmodul 12 weist eine besonders vorteilhafte Formgebung auf. Ausgehend von einer im Wesentlichen rechteckigen Grundform sind die Ecken in jeweils zwei Winkel von 30° und 60° gebrochen. Dies erlaubt die Konfektionierung von komplexen Fertigungsketten mit mehreren Bearbeitungsstationen, die jeweils auf derselben Bodenmodul-Form basieren. Beispielweise können mehrere Bodenmodule 12 mit den geraden Stirnkanten ihrer Schmal- und Breitseiten in einem vorgegebenen Raster aneinander angelegt werden, wobei durch die gebrochenen Ecken jeweils Freiräume entstehen, in denen Handhabungsroboter, mit welchen Werkstücke zwischen einzelnen Bearbeitungsstationen transferiert werden können, auf dem Hallenboden fixiert werden. Zudem weist das Bodenmodul 12 der dargestellten Ausführungsform an einer seiner Breitseiten eine Einbuchtung auf, die einerseits im Montageendzustand einer komplexen Fertigungskette Freiraum für die Aufstellung von Zusatzgeräten auf dem Hallenboden ermöglicht und andererseits beim Transport des Bodenmoduls mittels eines Gabelstaplers eine stabile Transportlage auch bei vergleichsweise kurzdimensionierten Transportgabeln erlaubt. Die spezielle Position der Einbuchtung im Bereich der Werkstückaufspannung, d.h., bezogen auf das Ausführungsbeispiel 3, zwischen Motoreinheit 18 und Lagereinheit 20, erlaubt deren Bestückung ohne Einbußen hinsichtlich der Ergonomie.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schweißzelle
- 12
- Bodenmodul
- 14
- Schraubbolzen
- 16
- Schweißvorrichtung
- 161
- Schweißkopf
- 162
- Roboterarm
- 163
- Adaptersockel
- 18
- Motoreinheit
- 181
- Motorkopf
- 182
- Adaptersockel
- 20
- Lagereinheit
- 201
- Lagerkopf
- 202
- Adaptersockel
- 22
- Grundstruktur
- 24
- Längsträger
- 26
- Querträger
- 28
- Rahmen
- 30
- Hohlträger
- 32
- Hohlträger
- 34
- Transportgabelportal
- 36
- Zuleitungsportal
- 38
- Durchbruch
- 40
- Brückenstruktur
- 42
- Rampe
- 44
- Längsleitblech
- 46
- Verbindungsplattform
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008059614 A1 [0002]
