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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Bearbeitung von Formteilen, insbesondere Kunststoffformteilen, welche zumindest einem Bearbeitungsmodul, das ein Bearbeitungswerkzeug an wenigstens einer Linearachse verfahrbar aufweist und mit zumindest einem Schlitten, der einen Werkstückträger zur Aufnahme von dem zu bearbeitenden Formteil trägt.
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Aus der
DE 100 40 390 A1 ist eine Anlage zur Herstellung und Fertigbearbeitung von Kunststoffteilen bekannt. Diese umfasst eine Vakuumformmaschine zur Herstellung der Kunststoffteile. Ferner umfasst die Anlage eine Beschickungseinrichtung, eine CNC-Nachbearbeitungsmaschine sowie eine Abstapeleinrichtung, die nacheinander zur Bildung einer Fertigungslinie angeordnet sind. Die Beschickungseinrichtung nimmt Vakuumformteile auf, die auf einen Wagen der Beschickungseinrichtung abgelegt wurden, und transportiert diese in die CNC-Nachbearbeitungsmaschine. Nach Durchführung von beispielsweise Fräsarbeiten wird durch die Stapeleinrichtung das Formteil aus der CNC-Nachbearbeitungsmaschine entnommen und in der Abstapeleinrichtung abgelegt. Anschließend erfolgt ein Weitertransport.
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Diese Anlage zur Herstellung und Fertigungsbearbeitung von Kunststoffteilen weist den Nachteil auf, dass der gesamte Bearbeitungszyklus von einem Formteil durch diejenige Bearbeitungsstation bestimmt wird, welche die größte Bearbeitungsdauer aufweist. Sofern beispielsweise die Fräsbearbeitung in der Nachbearbeitungsstation eine höhere Zeitdauer erfordert als das Vakuumformen in der Vakuumformmaschine, bestimmt diese Station die Taktzeit zur Herstellung dieser Formteile. Ebenso kann auch möglich sein, dass beispielsweise die Vakuumformmaschine eine erheblich längere Zeitdauer zur Formung des Formteils benötigt, als dies bei der Nachbearbeitung erforderlich ist. Durch solche Fertigungslinien entstehen erhebliche Zeitverluste, da jede einzelne Station bezüglich seiner maximalen Ausbringung durch die Verkettung mit weiteren Stationen begrenzt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Bearbeitung von Formteilen, insbesondere Kunststoffformteilen, vorzuschlagen, bei der unabhängig von einzelnen Bearbeitungszeiten für Formteile in der jeweiligen Bearbeitungsstation kurze Herstellungszeiten für solche Formteile erzielbar sind und eine maximale Ausbringung ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anlage zur Bearbeitung von Formteilen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Durch die Anordnung von wenigstens zwei Bearbeitungsmodulen in Reihe hintereinander und mit einer gemeinsamen Linearhauptachse, entlang der jeweils ein Bearbeitungskopf mit einem Bearbeitungswerkzeug verfahrbar ist und den Bearbeitungsmodulen, welche zumindest zwei Schlitten mit jeweils zumindest einem Werkstückträger aufweisen, wobei die Schlitten zum Be- und Entladen des Formteils quer zur gemeinsamen Linearhauptachse der Bearbeitungsmodule aus einem Bearbeitungsbereich in eine außerhalb des Bearbeitungsbereiches liegende Be- und Entladezone verfahrbar sind, wird ermöglicht, dass Formteile, insbesondere Kunststoffformteile, die eine zeitlich voneinander abweichende Bearbeitungsdauer umfassen, unabhängig voneinander in den Bearbeitungsmodulen als auch unabhängig von weiteren Bearbeitungsstationen, die vor und nach den Bearbeitungsmodulen vorgesehen sind, bearbeitet werden können. Somit kann beispielsweise in einem ersten Bearbeitungsmodul das Formteil mit einer kürzeren Bearbeitungsdauer und das andere Formteil mit einer höheren Bearbeitungsdauer in dem weiteren Bearbeitungsmodul bearbeitet werden, so dass diese parallel von der Beladezone über den Bearbeitungsbereich des jeweiligen Bearbeitungsmoduls in die Entladezone durchgeschleust werden können, ohne dass diese sich gegenseitig im Arbeitsfluss behindern. Dies beruht vor allem darauf, dass die einzelnen Bearbeitungsbereiche der wenigstens zwei Schlitten entlang der Linearhauptachse angeordnet sind und das Be- und Entladen quer zur Linearhauptachse, also in Richtung einer Linearquerachse erfolgt und somit den benachbarten Bearbeitungsbereich während dem Be- und Entladen des Formteils nicht behindert oder in seiner Funktion einschränkt.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Anlage sieht vor, dass während des Be- und Entladevorgangs von einem oder mehreren Werkstückträgern wenigstens ein weiterer Werkstückträger im Bearbeitungsbereich des Bearbeitungsmoduls positioniert ist. Somit kann beispielsweise ein Werkstückträger beladen werden, ein weiterer Werkstückträger entladen werden und ein dritter Werkstückträger mit einem darauf angeordneten Formteil durch das Bearbeitungswerkzeug bearbeitet werden. Dadurch wird ermöglicht, dass die Taktzeiten innerhalb eines solchen Bearbeitungsmoduls ausschließlich durch die Bearbeitungszeit des Formteils bestimmt werden und von weiteren Parametern nicht beeinflusst sind. Dies ermöglicht eine Optimierung bei der Herstellung der Formteile.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Anlage ist vorgesehen, dass das Bearbeitungswerkzeug mit einer Linearquerachse zur Linearhauptachse verfahrbar ist und ein Verfahrbereich des Bearbeitungswerkzeugs die Anzahl der Schlitten mit Werkzeugträger innerhalb des einen Bearbeitungsmoduls und zumindest einem Schlitten mit zumindest einem Werkzeugträger des benachbarten Bearbeitungsmoduls umfasst. Dadurch wird eine noch höhere Flexibilität und Verkürzung der Taktzyklen geschaffen. Beispielsweise können bei zwei benachbarten Bearbeitungsmodulen mit jeweils drei auf Schlitten angeordneten Werkstückträgern vier Werkstückträger mit Formteilen bestückt werden, die sehr kurze Arbeitszeiten erfordern und die beiden weiteren Werkstückträger mit Formteilen, die deutlich längere Bearbeitungszeiten erfordern. Somit können die beiden benachbarten Bearbeitungsmodule eine optimale Kapazitätsauslastung aufweisen. Dies beruht beispielsweise darauf, dass bei der Bearbeitung des Formteils mit einer längeren Bearbeitungszeit während der Bearbeitungszeit des Formteils ein Be- und Entstücken des weiteren Schlittens möglich ist, ohne dass eine Verlustzeit entsteht. Bezüglich der weiteren vier Werkstückträgern ist gewährleistet, dass nach dem Abarbeiten des Bearbeitungsprogramms immer ein nächstes Formteil zur Bearbeitung bereitgestellt ist und dazwischen das Be- und Entladen erfolgen kann, was eine längere Zeitdauer als die Bearbeitung des Formteils selbst umfasst.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht durch eine Steuerung zum Antrieb der Linearachsen, insbesondere Linearquerachsen, eine Kollisionsüberwachung. Dadurch wird sichergestellt, dass beim Verfahren der Linearquerachse außerhalb des Bereiches des jeweiligen Bearbeitungsmoduls keine Kollision entsteht, um Beschädigungen zu vermeiden.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Anlage sieht vor, dass sich parallel zur Linearhauptachse außerhalb des Bearbeitungsbereiches die Be- und Entladezone erstrecken und der Bearbeitungsbereich dazwischen liegend angeordnet ist. Diese Anordnung ermöglicht, dass jeder Schlitten mit Werkzeugträgern, welche entlang der Linearhauptachse angeordnet sind, jeweils für sich und unabhängig be- und entladen können, indem diese in die Be- und Entladezone quer zur Linearhauptachse verfahrbar sind.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Beladezone eine oder mehrere Handhabungseinrichtungen zugeordnet sind, welche aus einer Entladestation einer oder mehreren Vakuumformmaschinen oder aus einer der Beladezone zugeordneten Speicherstation Formteile entnimmt und die jeweils in den Beladezonen positionierten Schlitten mit Werkstückträgern mit einem Formteil bestückt. Diese Anordnung ermöglicht wiederum eine Entkopplung zwischen der Herstellung von Formteilen mit der oder den Vakuumformmaschinen und den freien Bearbeitungsplätzen und/oder den Bearbeitungszeiten der Bearbeitungsmodule. Somit kann beispielsweise eine Vakuumformmaschine mit kurzen Herstellzyklen ein, zwei oder drei Bearbeitungsmodule mit Formteilen versorgen und eine weitere Vakuumformmaschine, welche große Formteile mit einem langen Herstellzyklus herstellt, beispielsweise nur ein oder zwei Schlitten mit jeweils zumindest einem Werkstückträger von einem Bearbeitungsmodul bestückt werden, wodurch die Arbeitstaktoptimierung durch eine solche Entkopplung steigt.
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Des Weiteren ist bevorzugt entlang der Beladezone zumindest eine weitere Handhabungseinrichtung vorgesehen, welche die bearbeiteten Formteile entnimmt und einer Speichereinrichtung oder einer weiteren Bearbeitungsstation zuführt. Dadurch kann ein weiterer automatisierter Arbeitsschritt vorgesehen sein, so dass nicht nur das Bestücken des Bearbeitungsmoduls, sondern auch die Entnahme des fertigen Formteils aus dem Bearbeitungsmodul, automatisierbar ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Entladezone sieht vor, dass diese auch als Umrüstzone für weitere Werkstückträger ausgebildet ist. Beispielsweise können aus einem Speicher verschiedene Schlitten der Entladezone zugeführt werden, auf welchen die Werkstückträger für weitere neu herzustellende Formteile aufgebracht sind, so dass eine schnelle und einfache Umrüstung der Anlage zur Bearbeitung von Formteilen ermöglicht wird. Hierzu sind entsprechend Fahrwege vorgesehen.
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Die Anlage weist darüber hinaus gemäß einer ersten Ausführungsform eine Linearhauptachse auf, die durch ein Portal mit zwei Laufschienen und den darauf geführten Linearquerachsen ausgebildet ist.
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Eine weitere alternative Ausführungsform sieht entlang der Linearhauptachse einen Einzellenträger mit einer Laufschiene vor, an welchem die Linearquerachsen verfahrbar angeordnet sind.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Bearbeitungskopf des Bearbeitungsmoduls der Linearquerachse zugeordnet und vorzugsweise in oder um zumindest eine weitere Raumachse zur Linearquerachse bewegbar ist. Dadurch kann eine mehrdimensionale Bearbeitung des Formteils mit einem an dem Bearbeitungskopf angeordneten Bearbeitungswerkzeug erfolgen, wobei insbesondere Fräsarbeiten vorgesehen sind.
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Des Weiteren kann alternativ vorgesehen sein, dass einzelne Bearbeitungsmodule unterschiedliche Bearbeitungsarten durchführen und dass die Formteile entsprechend gegebenenfalls weiteren Bearbeitungsschritten weiteren Bearbeitungsmodulen zugeführt werden.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht von oben auf eine erfindungsgemäße Anlage und
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2 eine schematische Seitenansicht.
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In 1 ist schematisch eine Ansicht von oben auf eine Anlage 11 zur Bearbeitung von Kunststoffteilen dargestellt. 2 zeigt eine Seitenansicht dieser Anlage 11. Diese Anlage 11 umfasst beispielsweise drei Bearbeitungsmodule 12, wobei wenigstens zwei Bearbeitungsmodule 12 zum Aufbau einer solchen Anlage 11 vorgesehen sind. Diese sind entlang einer Linearhauptachse 14 hintereinander angeordnet und miteinander integriert oder gekoppelt. Das Bearbeitungsmodul 12 umfasst eine Linearachsenanordnung 13, welche aus einem Portal 14 mit zwei Laufschienen 17 gebildet ist, die parallel zu einer Linearhauptachse 18 ausgerichtet sind. Auf diesen Laufschienen 17 ist eine Linearquerachse 19 verfahrbar geführt. Die Linearquerachse 19 nimmt ihrerseits einen Bearbeitungskopf 21 auf, der entlang der Linearquerachse 19 verfahrbar ist. An dem Bearbeitungskopf 21 ist wiederum ein Bearbeitungswerkzeug 22 angeordnet. Dieses Bearbeitungswerkzeug 22 ist zumindest senkrecht zur Linearhaupt- und -querachse 18, 19 verfahrbar und vorzugsweise zumindest in eine weitere Raumrichtung zur mehrdimensionalen Bearbeitung, insbesondere Fräsbearbeitung, bewegbar. Dieses Bearbeitungswerkzeug 22 nimmt beispielsweise spanabhebende Werkzeuge, insbesondere Fräser, auswechselbar oder ist als spanabhebendes Werkzeug ausgebildet, welches in den Bearbeitungskopf 21 einsetzbar ist.
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Die Linearachsenanordnung 13 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist als Portalbauweise oder Brückenanordnung ausgebildet. Alternativ hierzu kann auch eine Einsäulenträgeranordnung als Linearachsenanordnung 13 vorgesehen sein, das heißt, dass anstelle von zwei Laufschienen 17 nur eine zentrale Laufschiene in der Linearhauptachse 18 liegend angeordnet ist, an welcher die Linearquerachsen 19 verfahrbar angeordnet sind.
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Im Ausführungsbeispiel sind dem Bearbeitungsmodul 12 des Weiteren drei fahrbare Schlitten mit jeweils einem darauf angeordneten Werkstückträger 25 zugeordnet. Zumindest weist ein Bearbeitungsmodul 12 wenigstens zwei Schlitten 24 mit jeweils einem Werkstückträger 25 auf. Alternativ können auf einem Schlitten 24 mehrere Werkstückträger 25 vorgesehen sein. Die Schlitten 24 sind mit vorzugsweise gleichem Abstand zueinander in einer Reihe entlang der Linearhauptachse 18 angeordnet beziehungsweise aufgereiht. Bei einer Anordnung von mehreren Bearbeitungsmodulen 12 hintereinander, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, sind jeweils ein Paar durchgehende Laufschienen 17 vorgesehen, durch welche eine einfache Ausgestaltung und Koppelung der Bearbeitungsmodule 12 gegeben ist. Die einzelnen Schlitten 24 mit jeweils darauf angeordneten Werkstückträgern 25 sind bevorzugt auch im Übergangsbereich von zwei aneinander grenzenden Bearbeitungsmodulen 12 in gleichem Abstand zueinander angeordnet, so dass ein durchgehendes Rastermaß bei den hintereinander angeordneten Schlitten 24 der einzelnen Bearbeitungsmodule 12 gegeben ist.
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Die Länge einer Linearquerachse 19 beschränkt den Bearbeitungsbereich des Bearbeitungsmoduls 12 in der Breite. Entlang der Linearhauptachse 18 ist vorgesehen, dass die Linearquerachse 19 zumindest soweit verfahrbar ansteuerbar ist, dass das Bearbeitungswerkzeug 22 zumindest oberhalb des ersten Werkstückträgers 25 vom benachbarten Bearbeitungsmodul 12 positionierbar ist. Somit kann beispielsweise die im Ausführungsbeispiel links dargestellte Linearquerachse 19 die Position der mittleren Linearquerachse 19 einnehmen. Anwendungsspezifisch kann auch ein weiteres Überfahren der einzelnen Werkstückträger 25 von benachbarten Bearbeitungsmodulen angesteuert werden.
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Außerhalb des Bearbeitungsbereiches ist sowohl eine Beladezone 27 als auch eine Entladezone 28 vorgesehen, welche sich bevorzugt parallel zur Linearhauptachse 18 erstreckt. Der Schlitten 24 ist mit dem Werkstückträger 25 aus dem Bearbeitungsbereich sowohl in die Beladezone 27 als auch in die Entladezone 28 verfahrbar.
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Der Beladezone 27 ist beispielsweise eine Handhabungseinrichtung 31 zugeordnet, welche die in einer Vakuumformmaschine 32 hergestellten und gestapelten Formteile 33 entnimmt und jeweils auf den in der Beladezone 27 sich befindenden Werkstückträger 25 auflegt. Das aus der Vakuumformmaschine 32 kommende Formteil 33 kann bereits mit einem Sageschnitt versehen sein, das heißt, dass die Vakuumformmaschine 32 eine Sägestation umfasst, um einen Spannrand von dem Formteil 33 zu entfernen. Die vorbereiteten Formteile können in einer Entladestation der Vakuumformmaschine 32 gestapelt werden oder in einer separaten Speicherstation. Bevorzugt können zwei oder mehrere Vakuumformmaschinen 32 der Beladezone 37 zugeordnet sein, so dass eine anwendungsspezifische Bestückung der Werkstückträger für die Bearbeitungsmodule ermöglicht ist.
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Der Entladezone 28 kann ebenfalls eine Handhabungseinrichtung 36 zugeordnet sein, um die fertig bearbeiteten Formteile 33 einer Speicherstation oder weiteren Bearbeitungsstationen zuzuführen. Ebenso können in der Entladezone 28 weitere Werkzeugträger 25 für weitere Formteile bevorratet sein, so dass diese über den jeweiligen Schlitten 24 anwendungsspezifisch in das Bearbeitungsmodul 12 eingefahren werden können.
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Bei dem Werkstückträger 25 handelt es sich bevorzugt um eine Frässchablone beziehungsweise eine Fräsaufnahme, auf welcher das Formteil 33 zunächst aufgelegt und während einer Fräsbearbeitung mit Vakuum angesaugt und zur Fräsaufnahme fixiert gehalten ist. Bei einer solchen Fräsbearbeitung können einzelne Aussparungen, Öffnungen oder dergleichen eingebracht werden. Ebenso kann eine Konturbearbeitung oder eine Schnittkantenbearbeitung vorgesehen sein.
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Der in den 1 und 2 dargestellten Anlage 11 werden beispielsweise drei Vakuumformmaschinen 32 der Ladezone 27 zugeordnet. Die Anlage 11 umfasst beispielsweise drei Bearbeitungsmodule 12 mit jeweils drei Schlitten 24 und jeweils einem darauf angeordneten Werkstückträger 25. Alternativ kann jedes Bearbeitungsmodul 12 auch eine abweichende Anzahl von Schlitten 24 mit darauf angeordneten Werkstückträgern 25 aufweisen. Ebenso kann auch vorgesehen sein, dass ein Schlitten 24 beispielsweise zwei oder drei Werkstückträger 25 aufnimmt.
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Bei dem linken Bearbeitungsmodul 12 ist beispielsweise vorgesehen, dass durch eine Linearquerachse 19 die drei Schlitten 24 mit dem jeweiligen Werkstückträger 25 nacheinander abgearbeitet werden. Eine Bearbeitung des Formteils 33 wird dann begonnen, sobald die Steuerung eine Ausgangsposition des Bearbeitungskopfes 21 erfasst hat. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Bearbeitungskopf in eine bestimmte Position zum Schlitten 24 verfahren wird und einen darauf angeordnete Kennung abliest, aus der die nachfolgenden Bearbeitungsschritte hervorgehen. Alternativ kann auch eine drahtlose Datenübertragung beispielsweise mittels RF-ID vorgesehen sein, so dass nach dem Positionieren des Schlittens 24 in einer Bearbeitungsposition innerhalb des Bearbeitungsmodules 12 an den Bearbeitungskopf eine Information übertragen wird, dass zum einen der Schlitten in der Bearbeitungsposition positioniert ist und zum anderen welches Bearbeitungsprogramm für das auf dem Schlitten 24 getragene Formteil 33 durchgeführt werden soll. Diese Schlitten 24 sind in einer vordefinierten festen Position innerhalb des Bearbeitungsmodules während der Durchführung einer Bearbeitung des Formteiles 33 angeordnet. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Schlitten 24 während der Bearbeitung zusätzlich entlang der Linearhaupt- und Linearquerachse 18, 19 relativ zur Linearachsenanordnung 13 während der Bearbeitung verfahrbar angesteuert wird. Beispielsweise passt die Ausbringungszeit der Vakuumformmaschine 32 mit den Bearbeitungszeiten der Formteile 33 in dem linken Bearbeitungsmodul 12 zusammen, so dass beispielsweise der erste Schlitten 24 in einer Bearbeitungsposition zum Bearbeiten des Formteils 33, der zweite Schlitten 24 in einer Beladeposition in der Beladezone 27 und der dritte Schlitten 24 in einer Entladeposition in der Entladezone 28. Wenn die Bearbeitung des Formteils 33 des ersten Schlittens 24 fertiggestellt ist, wird die Linearquerachse 19 zum zweiten Schlitten 24, der zwischenzeitlich beladen und aus der Beladezone 27 in den Bearbeitungsbereich übergeführt wurde, verfahren. Gleichzeitig kann der dritte Schlitten 24 aus der Entladezone 28 in die Beladezone 27 übergeführt werden, um wieder bestückt zu werden, damit dieser anschließend in den Bearbeitungsbereich zurückfährt und somit für die nachfolgende Bearbeitung bereit steht, nachdem das Formteil 33 auf dem zweiten Schlitten 24 fertig bearbeitet wurde. Parallel wird der erste Schlitten 24 in die Entladezone 28 zum Entladen und anschließend die Beladezone 27 zum Beladen mit einem zu bearbeitenden Formteil 33 verfahren. Ein solcher Ablauf kann in Analogie bei zwei oder auch mehr als drei Schlitten erfolgen.
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Bei einem Formteil 33 mit sehr kurzen Bearbeitungszeiten kann beispielsweise das mittlere Bearbeitungsmodul 12, welches grundsätzlich drei Schlitten 24 mit Werkstückträgern 25 umfasst, um einen weiteren Werkstückträger des beispielsweise rechten benachbarten Bearbeitungsmoduls 12 erweitert werden, so dass immer ein bestückter Werkstückträger 25 zur Bearbeitung bereit gestellt ist. Beim rechten Bearbeitungsmodul 12, welches dann nur noch zwei Schlitten 24 umfasst, werden beispielsweise Formteile 33 bearbeitet, bei denen die Bearbeitungsdauer gleich oder größer als das Entladen eines bearbeiteten Formteils und das Beladen mit einem zu bearbeiteten Formteil bis zum Überführen in den Bearbeitungsbereich andauert. Somit genügen beispielsweise zwei Schlitten 24, um eine optimierte Taktzeit zu erzielen.
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Die Anzahl der in Reihe hintereinander angeordneten Bearbeitungsmodule 12 ist ebenso wie die Anzahl der einem jeweiligen Bearbeitungsmodul 12 zugeordneten Schlitten 24 mit zumindest einem Werkzeugträger 25 beliebig, wobei bei jedem Bearbeitungsmodul 12 wenigstens zwei Schlitten 24 mit zumindest einem Werkstückträger vorgesehen sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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