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Die
Erfindung betrifft eine Bearbeitungsstation mit den Merkmalen im
Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Derartige
Bearbeitungsstationen sind aus der Praxis des Rohkarosseriebaus
bekannt. Die Bearbeitungsstation hat eine Arbeitsstelle mit einer
Bearbeitungseinrichtung und eine Ladestelle mit einer Ladeeinrichtung,
die durch eine Fördereinrichtung miteinander verbunden
sind. Auf der Fördereinrichtung werden Werkstückträger
mit Spanneinrichtungen zwischen der Arbeits- und Ladestelle hin
und her transportiert. Die Flexibilität dieser Bearbeitungsstation
ist begrenzt.
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Aus
der
DE 10 2004
038 383 A1 ist eine Bearbeitungsvorrichtungen für
kleine Bauteile, insbesondere flache Blechtafeln, bekannt, bei der
zwei verschiebliche Bearbeitungstische in unterschiedlichen Höhenlagen
angeordnet sind und zwischen einer Ladeposition und einer Bearbeitungsposition
linear hin und her bewegt werden können. Hierbei fahren
die Bearbeitungstische übereinander hinweg. Die Bearbeitungstische
befinden sich an einem gemeinsamen Gestell, wobei eine Ladeposition
und eine Bearbeitungsposition unmittelbar nebeneinander liegend
in der Bearbeitungsvorrichtung gebildet werden. An dem Gestell ist
auch ein portalförmige Bearbeitungswerkzeug verfahrbar
gelagert.
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Die
DE 10 2006 030 427
B3 zeigt eine multiple Fertigungsanlage mit Drehtischen
und randseitigen Arbeitsplätzen für differierende
Karosseriebauteile, die mit unterschiedlichen typbezogenen Spannvorrichtungen ausgerüstet
sind, wobei in der Tischmitte ein Fügeroboter angeordnet
ist.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbesserte Bearbeitungsstation
mit höherer Flexibilität aufzuzeigen.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
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Die
beanspruchte Ausbildung und Anordnung der Werkstückträger
ermöglicht eine Steigerung der Stationsflexibilität.
Die Transportebenen der Werkstückträger sind bevorzugt
fluchtend übereinander angeordnet, wobei trotz erhöhter
Flexibilität der Platzbedarf klein bleibt. Außerdem
wird der Arbeitsbereich der Lade-, Bearbeitungs- und Handlingeinrichtungen
in günstiger Weise ausgenutzt. Diese Einrichtungen können
mit einer vergleichsweise niedrigen Reichweite und Tragfähigkeit
auskommen. An der oder den Arbeitsstelle(n) und Ladestelle(n) können
ebenfalls unterschiedlich hohe Arbeits- und Ladeebenen vorhanden
sein.
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Die
Fördereinrichtung und die Werkstückträger
können in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Vom
Platz- und Bauaufwand her ist es günstig, für
die übereinander in verschiedenen Trägerebenen beweglichen
Werkstückträger eine gemeinsame Führung
und ggf. getrennte Antriebe vorzusehen. Eine flurgebundene Führung
hat den Vorteil, dass der Bauaufwand klein bleiben kann, wobei insbesondere auf
einen aufwändigen Stahlbau verzichtet werden kann. Ferner
sind an den Arbeits- und Ladestellen die Werkstücke und
die Spanneinrichtungen frei und und von der Führung ungehindert
zugänglich.
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Die
Führung ist bevorzugt als lineare Schienenbahn ausgebildet,
die sich einstückig und in direkter Linie durch die Lade-
und Arbeitsstelle(n) erstreckt und auf der die Werkstückträger
ständig vor- und zurückfahren.
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Hierdurch
wird ein sog. Flip-Flop-Transport bewirkt. Durch die gerade Förderachse
kann der Transport und das Auswechseln der Werkstückträger an
der Arbeitsstelle sehr schnell von statten gehen. Günstig
ist außerdem die Möglichkeit, mehrere, insbesondere
zwei Ladestellen an gegenüberliegenden Seiten an die zentrale
Arbeitsstelle anzuschließen. Die schnellen Transport- und
Wechselvorgänge kommen der optimalen Ausnutzung der Taktzeiten
für den Bearbeitungsprozess zugute. Außerdem steht
für aufwändigere Ladevorgänge mehr Rüstzeit
zur Verfügung.
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Es
ist ferner vorteilhaft, wenn eine Ladestelle mehrere räumlich
getrennte und nebeneinander, insbesondere in Förderrichtung
hintereinander liegende Ladeplätze für die Werkstückträger
aufweist, die dadurch bei Bedarf gleichzeitig oder mit bereichsweiser zeitlicher Überschneidung
beladen und ggf. auch entladen werden können. Dies dient
ebenfalls der verbesserten Auslastung und optimierten Wirtschaftlichkeit
der Bearbeitungsstation und ihrer Komponenten.
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Die
beanspruchte Bearbeitungsstation bietet außerdem die Möglichkeit,
die werkstückspezifischen oder typgebundenen Spanneinrichtungen
zu wechseln und dadurch die Flexibilität zu erhöhen.
Es können dabei auch verschiedene Werkstücktypen nebeneinander
im Mix gefahren werden. In der oder den Ladestellen können
diese Spannerwechsel zusätzlich zur Beladefunktion ausgeführt
werden, was mit der vorhandenen Ladeeinrichtung mittels ggf. wechselbarer
adaptierter Werkzeuge oder mittels einer zusätzlichen Ladeeinrichtung
für die Spanneinrichtungen geschehen kann. Durch die mehreren Träger-
und Ladeebenen können die verfügbaren Rüstzeiten
zum Beladen und ggf. auch Wechseln der Spanneinrichtung verlängert
werden. Der Zeitrahmen wird noch günstiger, wenn an eine
Arbeitsstelle zwei oder mehr Ladestellen angeschlossen sind.
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Die
beanspruchte Bearbeitungsstation bietet ferner den Vorteil einer
maximalen Prozessauslastung der ein oder mehreren Arbeitsstellen.
Diese Auslastung kann durch eine Handlingeinrichtung noch weiter
gesteigert werden, die während des Bearbeitungsprozesses
das vorgefügte und ausreichend stabilisierte Werkstück
von der Spanneinrichtung löst und in einer Zwischenlage
hält, in der es weiter bearbeitet werden kann. Währenddessen kann
der leere Werkstückträger ausgetauscht und ein
neues Werkstück zur Arbeitsstelle gebracht werden. Das
an der Arbeitsstelle fertig gestellte Werkstück kann von
der Handlingeinrichtung in geeigneter Weise abgegeben werden. Diese
Abgabe kann während der Bearbeitung des nächsten
Werkstücks erfolgen. Die Prozess-, Wechsel- und Handlingzeiten können
optimal überschnitten werden.
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Für
die Schnelligkeit und Flexibilität der Bearbeitungsstation
ist es günstig, mit austauschbaren Werkzeugen zu arbeiten,
wobei die Lade-, Bearbeitungs- und Handlingeinrichtungen entsprechend
flexibel ausgebildet sind. Günstig ist eine Ausbildung als
mehrachsiger Manipulator, insbesondere als Gelenkarmroboter, der
ggf. zur Vergrößerung des Arbeitsbereichs mit
mindestens einer Zusatzachse, insbesondere einer Fahrachse, ausgerüstet
sein kann. Werkzeugmagazine ermöglichen die Bevorratung und
Bereitstellung der benötigten Werkzeuge. Auch für
die zugeführten Werkstücke können Speicher
vorhanden sein.
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Die
beanspruchte Bearbeitungsstation bietet dank der großen
Flexibilität sowie des geringen Bauaufwands und Platzbedarfs
eine besonders wirtschaftliche Lösung für die
Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere Karosseriebauteilen.
Auch die hohe Auslastung der Bearbeitungseinrichtung und der große
Prozesszeitenanteil an den Taktzeiten sind für die Wirtschaftlichkeit
günstig. Andererseits können die Spanneinrichtungen
als Multitools ausgebildet sein und mehrere Werkstücke
aufnehmen und/oder mit unterschiedlichen Werkstücken wechselweise
belegt werden. Dies kommt ebenfalls der Flexibilität und
der maximalen Prozessauslastung zugute.
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In
einer Bearbeitungsstation mit zwei Ladestellen und zwei Trägerebenen
können ohne Wechsel der Spanneinrichtung vier verschiedene
Werkstücke oder Typen bzw. Modelle von Karosserien oder Karosseriebauteilen
bearbeitet werden. Durch Multitools kann diese Zahl auf bis zu acht
verschiedene Varianten ohne Wechsel der Spanneinrichtungen gesteigert
werden. Dies genügt für sehr viele Anwendungsfälle
im Karosserierohbau, wobei der Geschwindigkeitsvorteil durch die
stationäre und lineare Führung der Werkstückträger
besonders zum Tragen kommt. Die Flexibilität kann bei Bedarf
noch weiter gesteigert werden, wenn an den Ladestellen auch die Spanneinrichtungen
gewechselt werden.
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In
den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung ist den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt.
Im einzelnen zeigen:
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1:
eine Draufsicht auf eine Bearbeitungsanlage mit einer Arbeitsstelle
und zwei beidseits angeschlossenen Ladestellen mit vier paarweise übereinander
verfahrbaren Werkstückträgern,
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2:
eine Variante der Bearbeitungsstation mit einer Ladestelle und verkürzten
Werkstückträgern,
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3:
eine weitere Variante der Bearbeitungsstation mit einer Ladestelle
und Quertransport der Werkstückträger,
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4:
eine Abwandlung der Bearbeitungsstation mit Werkstückträger-Quertransport
von 3,
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5:
eine Variante der Bearbeitungsstation in 1,
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6 und 7:
Varianten eines Werkstückträgers und einer Spanneinrichtung
mit Multitools und Mehrfachbelegung mit Werkstücken und
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8:
eine Seitenansicht einer Fördereinrichtung.
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Die
Erfindung betrifft eine Bearbeitungsstation (1) für
Werkstücke (2, 3) mit einer Fördereinrichtung
(15) nebst mehreren Werkstückträgern
(4, 5). Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren
zum Betrieb der Bearbeitungsstation (1) und der Fördereinrichtung
(15).
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Die
Werkstücke (2, 3) können von
beliebiger Art, Form und Größe sein. Bevorzugt
handelt es sich um Bauteile von Fahrzeug-Rohkarosserien. Die Werkstücke
(2, 3) werden in der Bearbeitungsstation (1)
bearbeitet, insbesondere gefügt. Die Werkstücke (2, 3)
können mehrteilig sein. Sie können insbesondere
kleinere Einzelteile sein, die zu einer größeren Baugruppe
zusammengestellt und gefügt werden. Ferner ist es möglich,
bereits vorhandene Baugruppen, z. B. Seitenwände, mit weiteren
Bauteilen zu ergänzen und zu fügen.
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Die
Bearbeitungsstation (1) weist mindestens eine Arbeitsstelle
(7) und mindestens eine, vorzugsweise mehrere zugeordnete
Ladestelle(n) (8, 9) auf. Ferner ist eine Fördereinrichtung
(15) mit mehreren Werkstückträgern (4, 5)
für die Werkstücke (2, 3) vorhanden,
welche die Arbeits- und Ladestelle(n) (7, 8, 9)
verbindet. In 1 bis 8 sind verschiedene Varianten
in der Ausgestaltung und Anordnung der Arbeits- und Ladestelle(n)
(7, 8, 9) dargestellt.
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Die
Fördereinrichtung (15) ist in 8 näher dargestellt.
Sie weist mindestens zwei Werkstückträger (4, 5)
auf, die jeweils eine Spanneinrichtung (6) für
die Werkstücke (2, 3) haben. Die Werkstückträger (4, 5)
sind in verschiedenen Trägerebenen mit Abstand zueinander
angeordnet und sind relativ zueinander entlang einer gemeinsamen
Förderachse (19) beweglich. Die Trägerebenen
sind in den gezeigten Ausführungsbeispielen mit Abstand übereinander angeordnet,
wobei das gewählte Abstandsmaß die Bauhöhe
der Werkstücke (2, 3) und evtl. Freiräume für
die Störungsfreiheit berücksichtigt. Diese Anordnung
kann in der Vertikalen fluchtend sein. In Abwandlung der gezeigten
Ausführungsform können die Trägerebenen
nebeneinander angeordnet sein. Sie können auch übereinander
und dabei seitlich zueinander versetzt angeordnet sein. Die Fördereinrichtung
(15) kann auch drei oder mehr Werkstückträger
(4, 5) in verschiedenen Trägerebenen
und insbesondere verschiedenen Höhenlagen aufweisen.
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Entsprechend
der gestaffelten Trägerebenen haben die Arbeits- und Ladestellen
(7, 8, 9) ebenfalls entsprechend angeordnete
unterschiedliche Arbeits- und Ladeebenen. In den gezeigten Ausführungsbeispielen
sind die Arbeits- und Ladeebenen mit Abstand übereinander
und fluchtend angeordnet. Alternativ kann an der oder den Arbeitsstellen
(7) eine Höhenverstellung der Werkstückträger
(4, 5) auf ein gemeinsames Arbeitsniveau erfolgen.
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Die
Werkstückträger (4, 5) sind
für einen wechselweisen Transport zwischen der oder den
Ladestellen (8, 9) und der oder den Arbeitsstellen
(7) in beliebig geeigneter Weise ausgebildet, angetrieben und
geführt. Die Fördereinrichtung (15) kann
getrennte Führungen oder wie im gezeigten Ausführungsbeispiel
eine gemeinsame Führung (17) für die Werkstückträger
(4, 5) aufweisen, die bevorzugt flurgebunden und
am Anlagenboden angeordnet ist. Die Führung (17)
ist in der gezeigten Ausführungsform als eine lineare bzw.
gerade Schienenbahn (18) mit parallelen und eng benachbarten
paarweisen Schienen zur Führung der Werkstückträger
(4, 5) entlang der gemeinsamen Förder-
oder Fahrachse (19) ausgebildet. Die Werkstückträger
(4, 5) sind im gezeigten Ausführungsbeispiel
als verfahrbare Schlitten oder Wagen ausgebildet, die auf der Schienenbahn (18)
rollen oder gleiten.
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Die
starre Führung (17) erstreckt sich zwischen und
durch mindestens eine Ladestelle (8) und eine Arbeitsstelle
(7) und verbindet diese auf direktem Wege. Die Führung
(17) ist stationär und durchgehend bzw. nicht
unterbrochen. Die Führung (17) kann sich außerdem
durch die Arbeitsstelle (7) hindurch zu einer auf der gegenüberliegenden
Seite angeordneten weiteren Ladestelle (9) erstrecken.
Hierdurch haben die Arbeitsstelle (7) und die beidseits angeordneten
Ladestellen (8, 9) eine gemeinsame Führung
in Verbindung mit ansonsten getrennten Fördereinrichtungen
(15) oder einer gemeinsamen Fördereinrichtung
(15).
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Die
Werkstückträger (4, 5) können
eigenständig angetrieben und an den Arbeits- und Ladestellen
(7, 8, 9) positioniert werden. Die Antriebe
und die Positioniereinrichtungen können in beliebig geeigneter
Weise ausgebildet sein. Die Werkstückträger (4, 5)
können auch jeweils eine eigene beim Transport mitbewegbare
Betriebsmittelzuführung (20), z. B. einen Kabelschlepp
oder dgl., aufweisen.
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Die
Antriebe können extern und stationär angeordnet
und z. B. als Reibradantrieb oder als reversierender Schleppantrieb
mit einem umlaufenden Förderband ausgebildet sein. Alternativ
können die Antriebe auf den Werkstückträgern
(4, 5) angeordnet sein und mitgeführt
werden. Hierbei ist z. B. eine Ausbildung mit einem steuerbaren
Elektromotor und einem Zahnstangentrieb möglich. Weitere
Varianten sind Spindelantriebe, Zylinderantriebe oder dgl. Die genaue
Positionierung an den Arbeits- und Ladestellen (7, 8, 9)
kann durch Anschläge oder Absteckungen oder durch eine
Wegmessung erfolgen.
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Die
Werkstückträger (4, 5) können
in beliebig geeigneter Weise ausgebildet, z. B. als Palette, als Rahmen
oder als Platte mit Laufwerken oder Fahrwerken für die
Schienenbahn (18). Im Ausführungsbeispiel von 8 baut
der untere Werkstückträger (4) sehr flach
und ragt nur wenig über die bodenseitige Schienenbahn (18).
Der obere Werkstückträger (5) ist mit
einem Abstand oberhalb des unteren Werkstückträgers
(4) angeordnet, der genügend Freiraum für
die untere Spanneinrichtung (6) und das aufgenommene Werkstück
(2, 3) lässt. Der obere Werkstückträger
(5) besitzt ein geeignetes Trägergestell (16),
welches z. B. portalartig ausgebildet ist und entsprechend lange
Stützarme aufweist. Das Fahrgestell oder Fahrwerk (nicht
dargestellt) ist an der Unterseite des Trägergestells (16)
angeordnet. In 8 ist der Werkstückträger
(5) an der Arbeitsstelle (7) mit durchgezogenen
Strichen und an seinem Ladeplatz (C) an der Ladestelle (8)
gestrichelt dargestellt.
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Die
Spanneinrichtung (16) weist einen oder mehrere geeignete
Spanner nebst Auflagen, Zentrierungen und anderen für die
exakte Positionierung und Spannung der Werkstücke (2, 3)
erforderliche Komponenten auf. Die Spanner und die anderen Komponenten
können einzeln auf den Werkstückträgern
(4, 5) angeordnet sein. Sie können alternativ
mit einem Spannrahmen oder dgl. untereinander zu einer Baueinheit
der Spanneinrichtung (6) verbunden sein. Die aus Einzelteilen
bestehende oder als Baueinheit konzipierte Spanneinrichtung (6)
kann fest oder lösbar mit den Werkstückträgern
(4, 5) verbunden sein. Beim Be- und Entladen können
die Werkstücke (2, 3) mitsamt der Spanneinrichtung
(6) gewechselt werden. Die Spanneinrichtung (6)
ist an die Betriebsmittelzuführung (20) angeschlossen
und erhält hiervon die erforderlichen Betriebsmittel, z.
B. Druckluft, Signal- und Steuerspannung, Leistungsstrom oder dgl.
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Die
Spanneinrichtungen (6) sind werkstückspezifisch
ausgebildet. Sie sind dabei jeweils auf mindestens ein Werkstück
(2, 3) angepasst. Die Werkstücke (2, 3)
können sich in ihrer Art und Größe komplett
unterscheiden. Andererseits können die Werkstücke
(2, 3) gleichartig sein und nur kleinere Unterschiede
im Rahmen unterschiedlicher Modelle oder Typen aufweisen. Die Spanneinrichtung
(6) ist dann typgebunden oder typspezifisch. 7 verdeutlicht
solche Typenunterschiede und zeigt zwei unterschiedliche Geometrien
und Typen von Seitenwänden eines Fahrzeugmodells, wobei
der eine gestrichelt dargestellte Typ (2) als Seitenwand
einer Limousine und der andere mit durchgezogenen Strichen dargestellte
Typ (3) als Seitenwand eines Kombis ausgebildet ist. Die
Spanner der Spanneinrichtung (6) sind in 6 und 7 durch
Kästchen symbolisiert.
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Die
Spanneinrichtung (6) kann als Singletool oder als Multitool
ausgebildet sein. Die Singletool-Variante ist an ein einziges Werkstück
(2, 3) adaptiert. Die Multitool-Variante ist mehrfach
adaptiert und kann mehrere Werkstücke (2, 3)
aufnehmen. 6 und 7 verdeutlichen
hierzu die Möglichkeiten. In der Variante von 7 können
die beiden im Typ unterschiedlichen Seitenwände (2, 3)
auf der gleichen Spanneinrichtung (6) wechselweise aufgenommen werden,
wobei die Werkstücklagen ggf. unterschiedlich sind, falls
dies für die Spannanordnung und die Erreichbarkeit der
Bearbeitungs- und Fügestellen an den Werkstücken
(2, 3) sinnvoll ist. 7 zeigt
eine solche Variante mit unterschiedlichen Lagen der Seitenwände
(2, 3). Der Werkstückträger
(4, 5) und seine Spanneinrichtung (6)
können bei der Variante von 7 wahlweise
mit der einen oder anderen Seitenwand (2, 3) beladen
werden. Der Werkstückträger (4, 5)
ist hierfür entsprechend groß ausgebildet.
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6 zeigt
eine andere Variante des Multitools, welches die gleichzeitige Aufnahme
mehrere gleicher oder unterschiedlicher Werkstücke (2, 3)
ermöglicht. Die Werkstücke (2, 3)
sind entsprechend klein und finden in mehrfacher Zahl auf dem großen Werkstückträger
(4, 5) und seiner Spanneinrichtung (6)
Platz, wobei die Werkstücke (2) bei entsprechender
Formgebung auch ineinander verschachtelt angeordnet werden können.
In 6 sind z. B. Bestandteile von Karosserieseitenwänden
mit Teilen der A- und B-Säule dargestellt. Durch eine solche Mehrfachbelegung
mit Werkstücken (2, 3) kann die Prozesszeit
an der Arbeitsstelle (7) maximal ausgenutzt werden. Ferner
können bei geeigneter Formgebung ggf. mehrere Werkstücke
(2, 3) übereinander angeordnet werden.
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1 bis 5 zeigen
verschiedene Varianten der Bearbeitungsstation (1).
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In 1 ist
eine zentrale Arbeitsstelle (7) mit zwei an gegenüberliegenden
Seiten angeschlossenen Ladestellen (8, 9) dargestellt.
Die Ladestellen (8, 9) können eine Länge
haben, die mindestens der Länge von zwei Werkstückträgern
(4, 5) entspricht, die dadurch benachbart, aber
räumlich getrennt nebeneinander an eigenen Ladeplätzen
(A, B, C, D) an der Ladestelle (8, 9) untergebracht
werden können und die dabei unabhängig voneinander
für eine Ladeeinrichtung (10) zugänglich
sind. Wenn pro Ladestelle (8, 9) mehr als zwei
Werkstückträger (4, 5) in mehr als
drei Trägerebenen vorgesehen sind, kann die Ladeplatzzahl
entsprechend vergrößert werden.
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Die
Werkstückträger (4, 5) können
an der jeweiligen Ladestelle (8, 9) die in 1 und 8 gezeigten
in Axialrichtung voneinander getrennten Ladeplätze (A,
B, C, D) einnehmen, was eine zeitliche Überschneidung der
Beladevorgänge und evtl. auch der an der Ladestelle (8, 9)
durchgeführten Entladevorgänge ermöglicht.
Die Ladeplätze (A, B, C, D) können fest zugewiesen
sein. Die Werkstückträger (4) haben z.
B. die äußeren Ladeplätze (A, B) und
die Werkstückträger (5) die inneren Ladeplätze
(C, D). Alternativ kann die Ladeplatzzuweisung umgekehrt oder auch
variabel sein.
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In
einer weiteren Abwandlung können bei einer verkürzten
Ladestelle (8, 9) die Ladeplätze (A,
B, C, D) jeweils axial zusammenfallen, wobei sie von den Werkstückträgern
(4, 5) abwechselnd angefahren werden. Einer verkürzten
Ladestelle (8, 9) kann außerdem auch
nur ein einzelner Werkstückträger mit nur einem
Ladeplatz (C) zugeordnet sein, wie dies z. B. 5 mit
der Ladestelle (9) verdeutlicht.
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Die
Führung (17) verbindet in der vorerwähnten
Weise die drei Arbeits- und Ladestellen (7, 8, 9) fluchtend
miteinander. An der Arbeitsstelle (7) kann dadurch wahlweise
von der einen oder anderen Ladestelle (8, 9) und
vom Ladeplatz (A, B, C, D) ein Werkstückträger
(4, 5) zugeführt werden. In der gezeigten
Ausführungsform sind die Werkstückträger (4, 5)
allesamt gleich lang, wobei an der Arbeitsstelle (7) ein
einzelner Werkstückträger (4, 5)
Platz findet.
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In
Abwandlung der gezeigten Ausführungsform können
die Werkstückträger (4, 5) auch
unterschiedliche Längen haben. Ferner können an
der Arbeitsstelle (7) mehrere Werkstückträger
(4, 5) nebeneinander angeordnet werden.
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Die
Bearbeitungsstation (1) besitzt mehrere Werkstückzuführungen
(13), wobei jede Ladestelle (8, 9) mindestens
eine Werkstückzuführung (13) hat. Die
Werkstücke (2, 3) werden mittels der
Ladeeinrichtung (10) auf die Werkstückträger
(4, 5) und deren Spanneinrichtungen (6)
geladen. Die Bearbeitungsstation (1) weist mindestens eine
Werkstückabgabe (14) auf, die mit der Arbeitsstelle
(7) verbunden sein kann. Hierfür kann z. B. eine
Handlingeinrichtung (12) an der Arbeitsstelle (7)
vorgesehen sein, die außerdem noch anderen Zwecken dienen
kann. Alternativ sind ein Entladen und eine Werkstückabgabe
an einer Ladestelle (8, 9) möglich.
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An
der Arbeitsstelle (7) ist ferner eine Bearbeitungseinrichtung
(11) angeordnet. Deren Ausbildung und die durchgeführten
Bearbeitungsprozesse können von beliebiger Art sein. Vorzugsweise
handelt es sich um Fügeprozesse, bei denen die Einzelteile
der Werkstücke (2, 3) miteinander gefügt
werden. Derartige Fügeverfahren können Schweißen, Kleben,
Bördeln, Clinchen oder dgl. sein.
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Die
Ladeeinrichtung(en) (10), Bearbeitungseinrichtung(en) (11)
und Handlingeinrichtung(en) (12) können in beliebig
geeigneter Weise ausgebildet sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen
weisen diese Einrichtungen jeweils ein oder mehrere mehrachsige
Manipulatoren (21) auf, die z. B. als sechsachsige Gelenkarmroboter
ausgebildet sind. Die Manipulatoren (21) oder Roboter können
außerdem ein oder mehrere Zusatzachsen (24) besitzen,
die z. B. als Fahrachsen für den Gelenkarmroboter ausgebildet
sind. Die Manipulatoren (21) oder Roboter tragen jeweils
mindestens ein Werkzeug (22). Die Werkzeuge (22)
können fest oder lösbar mit der Hand der Manipulatoren
(21) oder Roboter verbunden sein. Die Werkzeuge (22)
sind als Handhabungs- oder Bearbeitungswerkzeuge, insbesondere Fügewerkzeuge, ausgebildet.
Als Handhabungswerkzeuge dienen sie zum Handhaben und Be- oder Entladen
von Werkstücken (2, 3). Sie können
hierfür in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein,
z. B. als Greifwerkzeuge mit einem Greifergestell und mehreren Greifelementen
in Form von Spannern, Saugern oder dgl. Als Fügewerkzeuge
sind sie entsprechend des gewählten Fügeprozesses
ausgebildet, z. B. als Laserschweißkopf, Klebepistole,
Beschichtungskopf, Bördel- oder Falzwerkzeug, Clinchwerkzeug
oder dgl.
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Die
Handhabungswerkzeuge (22) können werkstückspezifisch
bzw. typgebunden ausgebildet sein. Sie können wie die Spanneinrichtungen
(6) als Singletool oder Multitool ausgebildet sein. Im
Arbeitsbereich der Manipulatoren (21) bzw. der Lade-, Bearbeitungs-
und Handlingeinrichtungen (10, 11, 12) können
sich je nach geforderter Flexibilität ein oder mehrere
Werkzeugspeicher (23) befinden, in denen unterschiedliche
Werkzeuge (22) bevorratet und zum Werkzeugwechsel bereitgehalten
werden.
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Die
Handlingeinrichtung (12) an der Arbeitsstelle (7)
kann aus ein oder mehreren Manipulatoren (21) bestehen,
die zum einen die Funktion der Werkstückabgabe (14)
erfüllen und das fertig bearbeitete Werkstück
(2, 3) aus der Bearbeitungsstation (1)
an einen Förderer, eine Werkstückablage oder dgl.
für den Abtransport übergeben.
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Die
Handlingeinrichtung (12) kann darüber hinaus eine
Funktion im Bearbeitungs- und Fügeprozess haben. Die Einzelteile
des an die Arbeitsstelle (7) gebrachten Werkstücks
(2, 3) werden zunächst von der Bearbeitungseinrichtung
(11) soweit bearbeitet, insbesondere gefügt, bis
sie eine feste und definierte Lage zueinander erhalten haben und
das Werkstück (2, 3) eine ausreichende
mechanische Stabilität besitzt. Hierbei können
z. B. die Einzelteile des Werkstücks (2, 3)
mit Schweißpunkten, Laserschweißnähten
oder dgl. geheftet werden. Nach diesem ersten Prozessabschnitt greift
die Handlingeinrichtung (12) das stabilisierte Werkstück
(2, 3) und löst es aus der geöffneten
Spanneinrichtung (6). Das Werkstück (2, 3)
wird hierbei in eine Zwischenlage gebracht und gehalten, in der
die Bearbeitung und insbesondere der Fügeprozess durch
die Bearbeitungseinrichtung (11) im zweiten Prozessabschnitt fortgesetzt
werden kann. Der leere Werkstückträger (4, 5)
kann dann gegen einen neuen beladenen Werkstückträger
(4, 5) gewechselt und zu seiner Ladestelle (8, 9)
zurückgebracht werden. Dieser Trägerwechsel kann
während des zweiten Prozessabschnitts geschehen. Sobald
der zweite Prozessabschnitt am schwebend gehaltenen Werkstück
(2, 3) beendet ist, kann die Werkstückabgabe
erfolgen, wobei der Manipulator (21) der Handlingeinrichtung
(12) ggf. auf seiner Zusatzachse (24) sich von
der Arbeitsstelle (7) entfernt. Während der Werkstückabgabe kann
bereits der erste Prozessabschnitt am nächsten Werkstück
(2, 3) auf dem eingefahrenen Werkstückträger
(4, 5) erfolgen. Anschließend hebt die
zurückgekehrte Handlingeinrichtung (12) dieses
Werkstück (2, 3) wieder von der Spanneinrichtung
(6) aus zur Durchführung des zweiten Prozessabschnitts.
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Die
Handlingeinrichtung (12) kann ferner im Bearbeitungsprozess
andere Handhabungsfunktionen übernehmen und z. B. abgelegte
Teile des Werkstücks (2, 3) bewegen und
in eine bearbeitungs- oder fügegerechte Position bringen.
Die Handlingeinrichtung (12) kann außerdem bei
einem Werkzeugwechsel auch Bearbeitungs- oder Fügearbeiten
ausführen.
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In
der Variante von 1 sind vier Werkstückträger
(4, 5) vorhanden, die jeweils paarweise auf zwei
Trägerebenen übereinander verfahrbar sind. Die
Träger-, Lade- und Bearbeitungsebenen aller drei Stellen
(7, 8, 9) können in Förderachsrichtung miteinander
fluchten. Sie können alternativ differieren. Die Lade-,
Bearbeitungs- und Handlingeinrichtungen (10, 11, 12)
können zur Anpassung an die unterschiedlich hohen Träger-,
Arbeits- und Ladeebenen ggf. in einer Zwischenhöhenlage
positioniert sein, wobei z. B. die Manipulatoren (21) auf
Sockeln angeordnet sind. Die verschieden hohen Ebenen sind dadurch
für die Manipulatoren (21) gleich gut erreichbar.
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In
der Ausführungsform von 1 sind vier Werkstückträger
(4, 5) vorhanden. Diese können mit unterschiedlichen
und werkstückspezifischen bzw. typgebundenen Spanneinrichtungen
(6) ausgerüstet sein. Dies ermöglicht
die flexible Bearbeitung von vier Typen von Werkstücken
(2, 3) in der Bearbeitungsstation (1). 8 zeigt
ebenfalls einen solche Typenmix.
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Wenn
die Spanneinrichtungen (6) als Multitools ausgebildet sind
und eine Mehrfachbelegung ermöglichen, können
z. B. für Seitenwände bis zu acht verschiedene
Typen bearbeitet werden. Die Variantenvielfalt muss allerdings nicht
ausgeschöpft werden, wobei in der Bearbeitungsstation (1)
mehrere gleiche Spanneinrichtungen (6) zum Einsatz kommen
können. Dies kann für die Auslastung der Prozesskapazitäten
an der Arbeitsstelle (7) günstig sein.
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Bei
den in 1 dargestellten Ladestellen (8, 9)
sind jeweils beidseits Werkstückzuführungen (13)
vorgesehen. Hierfür weisen die Ladeeinrichtungen (10)
jeweils zwei beidseits der Werkstückträger (4, 5)
und der Fördereinrichtung (15) angeordnete Manipulatoren
(21) auf, die dank Zusatzachsen (24) beide Ladeplätze
(A, C) und (D, B) für die Werkstückträger
(4, 5) bedienen können. Beispielsweise
sind die inneren Ladeplätze (C, D) für die oberen
Werkstückträger (5) mit dem portalartigen
Trägergestell (16) und die äußeren
Ladeplätze (A, B) für die unteren und niedrigen
Werkstückträger (4) vorgesehen. 8 zeigt
eine entsprechende Anordnung.
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Die
Ladeeinrichtungen (10) nehmen die Werkstücke (2, 3)
von der schematisch durch Pfeile angedeuteten Werkstückzuführung
(13) auf und laden sie auf die bereitstehenden Werkstückträger
(4, 5) und deren Spanneinrichtungen (6).
Bei einem Werkstück- oder Typwechsel werden ggf. die Handhabungswerkzeuge
(22) getauscht. Die Ladeeinrichtungen (10) können
eine Zusatzfunktion haben und auch die Spanneinrichtungen (6)
mit ihren Einzelkomponenten oder als Baugruppe wechseln. Hierfür können
die Werkzeugspeicher (23) geeignete Aufnahmen haben.
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2 zeigt
eine Variante der Bearbeitungsstation (1) mit einer Arbeitsstelle
(7) und einer einzelnen Ladestelle (8). Die Werkstückträger
(4, 5) haben hier eine verkürzte Länge
und können an der Ladestelle (8) in Förderrichtung
hintereinander an getrennten Ladeplätzen (A, B) untergebracht
sein. Die Arbeitsstelle (7) hat eine der Ladestelle (8)
in etwa entsprechende Länge und bietet Platz für
beide Werkstückträger (4, 5),
die auch hier zwei verschiedene Trägerebenen übereinander
haben. Durch diesen vergrößerten Stellplatz kann
an der Arbeitsstelle (7) der vorerwähnte zweistufige
Bearbeitungsprozess ausgeführt werden. Bei der Ausbildung
der Spanneinrichtung (6) als Singletool können
bis zu vier verschiedene Werkstücke (2, 3)
oder Werkstücktypen bearbeitet werden. Bei Multitools kann
die Zahl auf acht erweitert werden. Dementsprechend sind die Werkzeugspeicher
(23) ausgebildet und bestückt.
-
In 1 und 2 erstrecken
sich die Führung (17) und die Transportachsen
(19) in Längsrichtung der Werkstückträger
(4, 5). 3 zeigt
eine Variante mit einem Quertransport der Werkstückträger (4, 5)
mit verschiedenen Trägerebenen. Bei 1 und 2 erfolgt
die Werkstückzuführung (13) von gegenüberliegenden
Seiten. In der Variante von 3 ist eine
zweiseitige Werkstückzuführung (13) über
Eck dargestellt, wobei die Ladeeinrichtung (10) drei Manipulatoren
(21) mit z. T. eigener und z. T. gemeinsamer Zusatzachse
(24) zeigt. Bei dieser Bauform hat die Ladestelle (8)
nur einen Ladeplatz (A), an dem abwechselnd der untere und der obere
Werkstückträger (4, 5) positioniert
sind. Die gezeigte Ladeeinrichtung (10) sorgt für
einen entsprechend schnellen Beladevorgang, wobei ggf. auch die
Spanneinrichtung (6) in der vorbeschriebenen Weise gewechselt
werden kann.
-
4 zeigt
eine weitere Stationsvariante mit Quertransport von Werkstückträgern
(4, 5) in Verbindung mit einer einzelnen Arbeitsstelle
(7) und einer einzelnen Ladestelle (8). 4 verdeutlicht
hierbei zwei Variationsmöglichkeiten. Zum einen kann die gezeigte
Fördereinrichtung (15) vier paarweise übereinander
angeordnete Werkstückträger (4, 5)
mit zwei parallelen Führungen (17) und Förderachsen (19)
besitzen. Die Werkstückträger (4, 5)
sind hierbei entsprechend verkürzt und seitlich nebeneinander angeordnet,
wobei auch die Ladeplätze (A, B) nebeneinander liegen.
-
Andererseits
verdeutlicht 4 auch die gestrichelt dargestellte
Möglichkeit, dass lange Werkstückträger
(4, 5) in zwei Trägerbereiche (4', 4'')
und (5', 5'') unterteilt sein können
und hier getrennte Werkstücke (2, 3)
aufnehmen. Dies entspricht einer Mehrfachbelegung ähnlich
wie in 6.
-
5 zeigt
eine Variante, in der die linke Ladestelle (8) wie in 1 ausgebildet
ist, wobei die Fördereinrichtung (15) zwei übereinander
verfahrbare Werkstückträger (4, 5)
hat. Die rechte Ladestelle (9) ist in einfacher und konventioneller
Weise ausgebildet und hat nur einen Werkstückträger
(4), der wahlweise in der unteren oder oberen Trägerebene angeordnet
und beweglich ist. Bei dieser Variante können bei Singletools
bis zu drei verschiedene Werkstücke oder Typen und bei
Multitools bis zu sechs Werkstücke oder Typen bearbeitet
werden. Die Flexibilität kann auch hier wie in den anderen Ausführungsbeispielen
durch einen Wechsel der Spanneinrichtung (6) gesteigert
werden.
-
In
einer weiteren, nicht dargestellten Variante können beidseits
einer Arbeitsstelle (7) zwei Ladestellen (8, 9)
mit jeweils einem einzelnen Werkstückträger (4, 5)
angeordnet sein. Die Werkstückträger (4, 5)
können auf gleicher Trägerebene oder auf unterschiedlich
hohen Trägerebenen angeordnet sein.
-
8 verdeutlicht
neben der konstruktiven Gestaltung der Fördereinrichtung
(15) auch eine mögliche Konfiguration der Bearbeitungsstation
(1) mit einer Arbeitsstelle (7) und einer Ladestelle
(8), die in ihrer Länge jeweils Platz für
einen Werkstückträger (4, 5)
bieten. Diese Anordnung entspricht der Ausführungsform
von 3. Bei der gezeigten engen Nachbarschaft von Arbeits-
und Ladestelle (7, 8) können außerdem
die an der Schnittstelle benachbart angeordneten Manipulatoren (21)
verschiedene Funktionen haben und beide Stellen (7, 8) bedienen,
wobei sie sowohl die Werkstücke (2, 3)
aufladen, als auch bearbeiten.
-
Die
Fördereinrichtung (15) und die Lade-, Bearbeitungs-
und Handlingeinrichtungen (10, 11, 12)
können in geeigneter Weise gesteuert werden. Sie können
hierfür eigene Steuerungen haben. Sie können alternativ
oder zusätzlich auch eine zentrale Steuerung der Bearbeitungsstation
(1) angeschlossen werden. In den verschiedenen Varianten
werden auch die Spanneinrichtungen (6) gesteuert und in
der erforderlichen Weise geöffnet und geschlossen.
-
Abwandlungen
der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind
in verschiedener Weise möglich. Zum einen können
die gezeigten Konfigurationen der Bearbeitungsstation (1)
beliebig miteinander kombiniert oder vertauscht werden. An eine
Arbeitsstelle (7) können mehr als ein oder zwei Ladestellen
(8, 9) angeschlossen sein. Die Förderachsen
(19) müssen auch nicht in ihrer vollen Länge linear
verlaufen, sondern können stellenweise Krümmungen
haben. Ferner können mehrere Fördereinrichtungen
(15) oder Führungen (17) parallel angeordnet
sein. Eine Bearbeitungsstation (1) kann auch mehr als eine
Ladestelle (7) aufweisen.
-
Ferner
kann die Fördereinrichtung (15) mit ihren Werkstückträgern
(4, 5) und ihrer Führung (17) eine
andere konstruktive Ausbildung haben. In den gezeigten Ausführungsformen
ist die Führung (17) flurgebunden und hat eine
zwei- oder viergleisige Schienenbahn (18) mit darauf stehend
angeordneten Werkstückträgern (4, 5).
Alternativ kann die Fördereinrichtung (15) als
Hängebahn mit einer oberhalb der Werkstückträger
(4, 5) angeordneten Führung (17)
ausgebildet sein. Die Führung (17) kann auch seitlich
angeordnet sein. Statt Laufwerken oder Fahrwerken können
andere Bewegungseinrichtungen für die Werkstückträger
(4, 5) vorhanden sein, z. B. Luftkissen, Magnetkissen
oder dgl.
-
- 1
- Bearbeitungsstation
- 2
- Werkstück
- 3
- Werkstück
- 4
- Werkstückträger,
Schlitten unten
- 4'
- Trägerbereich
- 4''
- Trägerbereich
- 5
- Werkstückträger,
Schlitten oben
- 5'
- Trägerbereich
- 5''
- Trägerbereich
- 6
- Spanneinrichtung
- 7
- Arbeitsstelle
- 8
- Ladestelle
- 9
- Ladestelle
- 10
- Ladeeinrichtung
- 11
- Bearbeitungseinrichtung
- 12
- Handlingeinrichtung
- 13
- Werkstückzuführung
- 14
- Werkstückabgabe
- 15
- Fördereinrichtung
- 16
- Trägergestell
- 17
- Führung
- 18
- Schienenbahn
- 19
- Förderachse,
Fahrachse
- 20
- Betriebsmittelzuführung
- 21
- Manipulator,
Roboter
- 22
- Werkzeug,
Greifer
- 23
- Werkzeugspeicher
- 24
- Zusatzachse
- A
- Ladeplatz
- B
- Ladeplatz
- C
- Ladeplatz
- D
- Ladeplatz
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004038383
A1 [0003]
- - DE 102006030427 B3 [0004]