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Die
Erfindung betrifft eine Ultraschallschweißanlage, die mindestens eine
Ultraschallschweißmaschine
mit mindestens einem Ultraschallschweißwerkzeug besitzt.
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Eine
derartige Ultraschallschweißanlage
ist bekannt und wird unter anderem in der Automobilindustrie eingesetzt,
um damit z. B. Stoßfänger zu schweißen. Bei
einer Vielzahl von Anwendungen, insbesondere bei Stoßfängern, tritt
das Problem auf, daß die
zu bearbeitenden Werkstücke
nicht nur in einer einzigen Variante, sondern in mehreren unterschiedlich
gestalteten Varianten vorliegen. Z. B. sind bei Stoßfängern von
Automobilen meistens eine Europa-Variante, eine USA- Variante sowie eine
dritte Variante für
eine Kombi-Version des Automobils vorgesehen. Um nun derartige unterschiedliche
Varianten ein und desselben Bauteils bearbeiten zu können, ist
bis jetzt vorgesehen, daß mehrere
Ultraschallschweißmaschinen
parallel betrieben werden, oder daß die Ultraschallschweißmaschine
als eine Wechsel-Maschine ausgebildet ist, die auf die unterschiedlichen
Varianten des zu bearbeitenden Werkstücks umrüstbar ist, indem die entsprechenden Werkzeuge
ausgetauscht werden.
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Der
erstgenannte Fall, die Verwendung mehrerer Ultraschallschweißmaschinen
parallel, besitzt den Nachteil, daß hierdurch ein hoher Platzbedarf
für die
Aufstellung der mehreren Maschinen benötigt wird. Der damit einhergehende
hohe Raumverbrauch ist nicht nur aufgrund der dadurch verursachten
Kosten wirtschaftlich nachteilig. In einer Vielzahl von Fällen ist
es aus produktionstechnischen Gründen überhaupt
nicht möglich,
mehrere Ultraschallschweißmaschinen
parallel zu installieren.
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Die
zweite Variante, nämlich
die Umrüstung einer
Maschine auf unterschiedliche Varianten des zu bearbeitenden Werkstücks durch
einen Werkzeug-Wechsel, ist nicht nur aufgrund der damit verbundenen
hohen Umrüstzeiten
mit großen
Nachteilen verbunden. Ein weiterer Nachteil dieser Vorgangsweise
besteht darin, daß die
ersten nach der Umrüstung
der Ultraschallschweißmaschine
auf die neue Variante produzierten Werkstücke in der Regel in Folge von
Justierungstoleranzen nicht den entsprechenden Anforderungen in
der Automobilindustrie entsprechen und somit Ausschuß darstellen.
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Es
ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ultraschallschweißanlage
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß in einfacher und
insbesondere platzsparender Art und Weise unterschiedliche Werkstücke, insbesondere
unterschiedliche Varianten ein und desselben Bauteils, bearbeitbar
sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß die
Ultraschallschweißanlage
mindestens eine weitere Ultraschallschweißmaschine sowie eine turmförmig gestaltete
Ablagevorrichtung mit mindestens einer Ablagestation aufweist, und daß die Ultraschallschweißanlage
eine Transfervorrichtung besitzt, durch die eine der mindestens
zwei Ultraschallschweißmaschinen
aus ihrer Arbeitsstation zu ihrer Ablagestation in der turmförmigen Ablagevorrichtung
transportierbar und die andere der mindestens zwei Ultraschallschweißmaschinen
der Ultraschallschweißanlage
aus ihrer Ablagestation in der turmförmigen Ablagevorrichtung zu
der Arbeitsstation der Ultraschallschweißanlage transportierbar ist.
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Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird
in vorteilhafter Art und Weise eine Ultraschallschweißanlage
geschaffen, die sich durch ihre äußerst einfache
Umrüstbarkeit
bei einem Variantenwechsel des zu bearbeitenden Werkstücks oder
bei einem Werkstückwechsel
auszeichnet. Indem nun erfindungsgemäß – in Abkehr von bekannten Konzepten,
die einen Werkzeug-Wechsel innerhalb einer einzigen Maschine vorsehen – vorgesehen
ist, daß nun
anstelle dieses Werkzeug-Wechsels ein Maschinen-Wechsel durchgeführt wird,
indem eine für
eine erste Variante des zu bearbeitenden Werkstücks oder für ein erstes Werkstück ausgerüstete Ultraschallschweißmaschine
durch eine andere, für
eine zweite Variante des Werkstücks
oder ein zweites Werkstück
ausgerüstete
Ultraschallschweißmaschine
ersetzt wird, werden in vorteilhafter Art und Weise äußerst geringe
Umrüstzeiten
bei der erfindungsgemäßen Ultraschallschweißanlage
erzielt.
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Die
turmförmige
Ausgestaltung der Ablagevorrichtung für die Ultraschallschweißmaschine
besitzt desweiteren den Vorteil, daß sich die erfindungsgemäße Ultraschallschweißanlage
durch ihren geringen Platzbedarf auszeichnet.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere
Einzelheiten und Verteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel
zu entnehmen, das im folgenden anhand der Figuren beschrieben wird.
Es zeigen:
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1 eine Vorderansicht eines
Ausführungsbeispiels
der Ultraschallschweißanlage,
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2 eine Seitenansicht des
Ausführungsbeispiels
der Ultraschallschweißanlage,
und
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3 eine Draufsicht auf das
Ausführungsbeispiel
der Ultraschallschweißanlage.
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In
den 1 bis 3 ist nun eine allgemein
mit 1 bezeichnete Ultraschallschweißanlage dargestellt, welche – im hier
gezeigten Fall – über zwei
Ultraschallschweißmaschinen 2a und 2b verfügt. Dem Fachmann
ist aber aus nachfolgender Beschreibung des Ausführungsbeispiels klar ersichtlich,
daß der hier
gezeigte Fall einer Ultraschallschweißanlage 1, die nur
zwei Ultraschalfschweißmaschine 2a, 2b aufweist,
rein exemplarischen Charakter besitzt und lediglich der einfacheren
Beschreibung wegen gewählt wurde.
Selbstverständlich
kann die Ultraschallschweißanlage 1 im
wesentlichen beliebig viele Ultraschallschweißmaschinen 2a, 2b aufweisen.
In der Praxis wird eine derartige Ultraschallschweißanlage 1,
die für
die Automobilindustrie konzipiert ist, in der Regel vier oder sechs
Ultraschallschweißmaschinen 2a, 2b aufweisen,
um damit z. B. innerhalb einer Ultraschallschweißanlage 1 Stoßfänger für eine Europa-Version
und für
eine USA-Version (vier Ultraschallschweißmaschinen) und gegebenenfalls
für eine
Kombi-Version des Kraftfahrzeuges (sechs Ultraschallschweißmaschinen)
fertigen zu können.
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Die
Ultraschallschweißanfage 1 weist
eine turmförmig
ausgestaltete Ablagevorrichtung 3 auf, welche im hier gezeigten
Fall drei Ablagestationen 4a, 4b und 4c für jeweils
mindestens eine Ultraschallschweißmaschine 2a, 2b aufweist.
Auch hier ist anzumerken, daß die
in den 1 bis 3 gezeigte Anzahl von drei
Ablagestationen 4a-4c wiederum nur rein exemplarischen
Charakter besitzt, wobei im hier beschriebenen Fall von zwei Ultraschallschweißmaschine 2a, 2b in
der Ultraschallschweißanlage 1 sogar
zwei Ablagestationen 4a, 4b der turmförmigen Ablagevorrichtung 3 ausreichen
würden.
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Die
Ultraschallschweißanlage 1 weist
eine Transfereinrichtung 5 auf, welche dazu dient, die
sich in ihrer Arbeitsstation 6 befindliche Ultraschallschweißmaschine,
im hier gezeigten Fall die Ultraschallschweißmaschine 2a, zu ihrer
jeweiligen Ablagestation 4a-4c in der Ablagevorrichtung 3 zu
transportieren und im darauffolgenden Arbeitsschritt eine der anderen
in der Ablagevorrichtung 3 befindlichen Ultraschallschweißmaschinen,
im hier gezeigten Fall die Ultraschallschweißmaschine 2b, aus
ihrer Ablagestation 4c zu entnehmen und zu der Arbeitsstation 5 der
Ultraschallschweißanlage 1 zu
transportieren.
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Um
im hier beschriebenen Fall die erste Ultraschallschweißmaschine 2a,
welche für
eine erste Variante eines zu bearbeitenden Werkstücks W ausgerüstet ist,
gegen die in der Ablagestation 4c befindliche Ultraschallschweißmaschine 2b,
welche für eine
zweite Variante des Werkstücks
W ausgerüstet ist,
auszuwechseln, ist vorgesehen, daß die Transfereinrichtung 5 die
erste Ultraschallschweißmaschine 2a in
Richtung des Pfeils P mittels einer in den Figuren nicht im Detail
gezeigten Hubeinrichtung anhebt, bis sich die erste Ultraschallschweißmaschine 2a vor der
zweiten Ablagestation 4b befindet. Die Ultraschallschweißmaschine 2a weist
vorzugsweise Rollen 8 auf, auf denen sie dann über Schienen 9 mittels einer
ebenfalls nicht im Detail gezeigten Verschiebeeinrichtung der Transfereinrichtung 5 in
die zweite Ablagestation 4b gerollt wird.
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Danach
bewegt sich die Transfereinrichtung 5 weiter nach oben,
bis sich ihre die Ultraschallschweißmaschinen 2a, 2b tragenden
Aufnahmeelemente 10 vor den Schienen 9 der dritten
Ablagestation 4c befinden. Die zweite Ultraschallschweißmaschine 2b wird
nun aus der dritten Ablagestation 4c in Richtung des Pfeils
P' herausbewegt
und in die Transfereinrichtung 5 eingebracht. Diese bewegt
sich dann wieder nach unten, bis die zweite Ultraschallschweißmaschine 2b in
der Arbeitsstation 6 der Ultraschallschweißanlage 1 positioniert
ist. Diese Situation ist dann in der Seitenansicht der 2 dargestellt.
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Die
Arbeitsstation 6 der Ultraschallschweißanlage 1 wird dann
energetisch und steuerungstechnisch an eine Energieversorgung und
eine Steuerungseinrichtung der Ultraschallschweißanlage 1 angeschlossen.
Die entsprechenden Ultraschallgeneratoren sowie die Steuereinrichtung
sind vorzugsweise in einem Schaltschrank 12 untergebracht,
welcher ein Bedienpult 13 aufweist, über das die Ultraschallschweißanlage 1 und
somit die Ultraschallschweißmaschine 2a, 2b und
die Transfereinrichtung 5 steuerbar sind.
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Die
vorstehend beschriebene Konzeption der Ultraschallschweißanlage 1 besitzt
desweiteren den Vorteil, daß in
vorteilhafter Art und Weise nun nicht mehr für jede Ultraschallschweißmaschine 2a, 2b eine
separate Steuerung und separate Ultraschallgeneratoren für die auf
Sonotrodenträger 14 angeordneten
Sonotroden 15 erforderlich sind. Vielmehr ist es ausreichend,
daß die
die Sonotroden 15 mit entsprechender Energie versorgenden
Ultraschallgeneratoren einer Ultraschallgenerator-Einheit sowie
die Steuereinrichtung nur ein einziges Mal vorhanden sind, da es
die beschriebene Konstruktion der Ultraschallschweißanlage 1 in
vorteilhafter Art und Weise ermöglicht,
die Ultraschallgeneratoren sowie die Steuereinrichtung für jede der
Ultraschallschweißmaschinen 2a, 2b zu
verwenden.
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Die
Verkabelung der sich in der Arbeitsstation 6 befindlichen
Ultraschallschweißanlage 2b kann in
einfacher Art und Weise durch eine Zentralverkabelung erfolgen,
bei der eines oder wenige Energie und/oder Steuerkabel vom Schaltschrank 12 zu
einem nicht gezeigten Zentralanschluß der Ultraschallschweißmaschine 2b führen. Es
ist aber auch möglich,
daß jede
der Sonotroden 15 einzeln oder in Gruppen mit den entsprechenden
Ultraschallgeneratoren verbunden wird.
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Da
bei der beschriebenen Ultraschallanlage 1 jeweils nur eine
einzige Ultraschallgenerator-Einheit vorhanden sein muß, und nicht,
wie bei den bekannten Anlagen, für
jede Ultraschallschweißmaschine
eine entsprechende Ultraschallgenerator-Einheit, ist es bei der
beschriebenen Ultraschallanlage 1 möglich, die Ultraschallschweißanlage 1 kostengünstig in
Vollschall auszubilden, wodurch aufgrund der höheren Leistung kürzere Taktzeiten
erreicht werden können.
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Optional
kann auch vorgesehen sein, daß die
Ultraschallschweißanlage 1 eine
Sicherungseinrichtung 20 (siehe 3) aufweist, welche verhindert, daß Personen
oder Gegenstände
während
des Transfervorgangs in die Arbeitsstation 6 der Ultraschallschweißanlage 1 eindringen
können.
Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Ultraschallschweißanlage 1 einen
Rolladen 21 aufweist, welcher während des Transfervorgangs
die Arbeitsstation 6 abschirmt, indem der Rolladen 21 herabgelassen
wird. Es kann aber auch zusätzlich
oder auch alternativ hierzu eine Lichtschranke 22 vorgesehen sein,
welche bewirkt, daß der
Transfervorgang unterbrochen wird, sobald die Lichtschranke 22 durchbrochen
wird.
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Zusammenfassend
ist festzuhalten, daß die beschriebene
Ultraschallschweißanlage 1 es
in vorteilhafter Art und Weise erlaubt, die Ultraschallschweißmaschinen 2a, 2b konventionell
und unabhängig
von der späteren
Variantenanzahl auszulegen, wobei bei der Konzeption der Ultraschallschweißanlage 1 keine
Verzögerungen
durch zum Zeitpunkt der Konstruktion noch unfertigen Datensätze von
Varianten der mit der Ultraschallschweißanlage 1 später herzustellenden
Werkstücke
auftreten.
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Ein
weiterer Vorteil der beschriebenen Ultraschallschweißanlage 1 besteht
darin, daß die
Aufteilung der Werkräume
der Ultraschallschweißanlage 1 unabhängig von
der Gestaltung und/oder Konfiguration der herzustellenden Werkstücke ist.
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Wie
bereits erwähnt,
zeichnet sich die beschriebene Ultraschallschweißanlage 1 auch und insbesondere
dadurch aus, daß eine
zentrale, für
alle Ultraschallschweißmaschinen 2a, 2b der
Ultraschallschweißanlage 1 gleichermaßen verwendbare
Energieversorgung und Steuerung möglich ist, wodurch nicht nur
die Herstellungs- und Betriebskosten reduziert werden, sondern wodurch
es auch in vorteilhafter Art und Weise möglich ist, die Ultraschallschweißanlage 1 für einen
Vollschall-Petrieb auszulegen, wodurch aufgrund der dadurch zur
Verfügung
stehenden höheren
Ultraschall-Leistung geringere Taktzeiten erzielbar sind.
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Ein
weiterer Vorteil der beschriebenen Ultraschallschweißanlage 1 besteht
darin, daß eventuell vorzunehmende
Reparaturen und/oder Wartungsanlagen an einer Ultraschallschweißmaschine 2a, 2b durchgeführt werden
können,
ohne daß dadurch
ein Produktionsstillstand für
die anderen Ultraschallschweißmaschinen 2a, 2b erforderlich
ist. Hierbei wird bevorzugt, daß die
Ultraschallschweißanlage 1 derart
konfiguriert ist, daß eine
zu reparierende oder zu wartende Ultraschallschweißmaschine 2a, 2b leicht
aus der Ultraschallschweißanlage 1 entfernt werden
kann.
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Aufgrund
der varianten- und/oder werkstückunabhängigen Auslegung
der einzelnen Ultraschallschweißmaschinen 2a, 2b der
Ultraschallschweißanlage 1 ist
es desweiteren in vorteilhafter Art und Weise möglich, die einzelnen Ultraschallschweißanlagen 1 bereits
bei ihrer Herstellung entsprechend auszubilden, so daß unnötige Maschinentransporte
oder Vorort-Montagen, die bis jetzt erforderlich waren, um die vorhandenen
Ultraschallschweißmaschinen
an spätere
Varianten oder Werkstücke
anzupassen, entfallen können.
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Der
bei der beschriebenen Ultraschallschweißanlage 1 vorgesehene
Maschinen-Wechsel anstelle
des bei bekannten Anlagen praktizierten Werkzeug-Wechsels besitzt
desweiteren den Vorteil, daß keine
Positionier- und Spannaufgaben innerhalb einer Ultraschallschweißmaschine
mehr erforderlich sind und ein wenig verschachteltes Steuerungsprogramm
für die
Ultraschallschweißanlage
erforderlich ist. Dies bewirkt in vorteilhafter Art und Weise kleinere
Ausfallwahrscheinlichkeiten durch extrem weniger mechanische Vorgänge und
elektrische Abfragen. Außerdem
treten keine Positionierprobleme bezüglich der Werkzeuge WZ innerhalb
der Ultraschallschweißmaschinen
auf, da diese fest montiert oder fest montierbar sind. Die Einstellung
der Werkzeuge WZ und Bewegungselemente können geschützt durch den stabilen Maschinenkörper der
Ultraschallschweißanlage 1 durchgeführt werden.
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Zusammenfassend
ist festzuhalten, daß sich die
beschriebene Ultraschallschweißanlage 1 durch einen
extrem kleinen Flächenbedarf
auszeichnet, universell einsetzbar ist und daher auch bei einem
totalen Werkstückwechsel
weiterhin einsetzbar ist und sich durch kurze Umrüst- und
somit kurze Taktzeiten auszeichnet.