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Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus der Praxis sind Bearbeitungseinrichtungen in Form von CNC-Werkzeugmaschinen mit bauteilspezifischen Aufnahmen bekannt.
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Ferner ist im Flugzeugbau die Verwendung von flexiblen Werkzeugen zur Aufnahme und Bearbeitung, z. B. zum Wasserstrahlschneiden, Fräsen oder Bohren von großflächigen Flugzeugteilen bekannt. Die Bauteilaufnahmen sind speziell auf das Flugzeugteil adaptiert.
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Die
DE 102 34 321 B3 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Spannen von Werkstücken. Hierbei sind mehrere Spanneinrichtungen in einer Reihe näher angeordnet und können jeweils längs einer Schiene quer zur Reihenanordnung verfahren werden. Die Spanneinrichtungen sind mit den Fahrschlitten dauerhaft verbunden. Eine flexible Aufnahme mit einem veränderlichen Aufnahmebett ist nicht offenbart.
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Die
DE 201 03 412 U1 offenbart eine Schweißeinrichtung zum Schweißen von mehrschaligen Behältern und deren umlaufenden Flanschen. Auf einem Drehtisch sind entlang der Flanschkontur mehrere Spanneinrichtungen stationär und starr angeordnet. Sie bilden eine ringförmige Spannkontur und können für die Durchführung des Schweißprozesses selektiv geöffnet werden.
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Die
DE 10 2010 002 518 A1 befasst sich mit einer konventionellen Werkzeugmaschine in einem umgebenden Schutzgehäuse.
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In der
DE 20 2006 012 980 U1 ist ein Werkstückausricht- und Haltesystem angesprochen, welches ein Magnetspannsystem mit einem kombinierten Vakuumspannsystem aufweist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Bearbeitungstechnik aufzuzeigen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch. Die beanspruchte Bearbeitungstechnik, d. h. die Bearbeitungseinrichtung und das Bearbeitungsverfahren, hat den Vorteil einer höheren Flexibilität. Insbesondere die flexible Bauteilaufnahme kann schnell und auf einfache Weise an unterschiedliche Bauteile angepasst werden. Das Bearbeitungsgerät, bevorzugt ein Bearbeitungsroboter, ist ebenfalls leicht und schnell adaptierbar. Für die Flexibilität ist eine entsprechende programmierbare Steuerung von Vorteil.
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Die Bearbeitungstechnik bietet besondere Vorteile für biegeelastische Bauteile, insbesondere Flugzeugteile, die z. B. aus Verbundmaterialien, insbesondere mit Glasfasern oder Karbonfasern verstärkten Kunststoffen bestehen und die mehrschichtig aufgebaut sind. Sie können im veränderlichen Aufnahmebett exakt aufgenommen und an den entscheidenden Stellen abgestützt und sicher gehalten werden.
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Die Bearbeitungseinrichtung ermöglicht eine kostengünstige Fertigung und eine starke Reduzierung der bisher üblichen komplexen und sehr aufwändigen bauteilspezifischen Aufnahmen. Andererseits besteht die Möglichkeit einer Weiterverwendung von solchen evtl. vorhandenen spezifischen Aufnahmeteilen bei der erfindungsgemäßen flexiblen Bauteilaufnahme mit dem veränderlichen Aufnahmebett.
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Die flexible Bauteilaufnahme hat den Vorteil, dass das veränderliche Aufnahmebett an unterschiedlichste Bauteilformen und -größen angepasst werden kann. Mittels einer Positioniereinrichtung kann ein Werker die Bauteile zuverlässig und genau auf dem adaptierten Aufnahmebett auflegen. Mit Haltemitteln am Aufnahmebett oder ggf. auch in externer Anordnung kann das Bauteil dann in der vorgegebenen Lage für den anschließenden Bearbeitungsprozess fixiert werden. Das flexible Aufnahmebett wird von verstellbaren Aktoren und hiervon getragenen Aufnahmeköpfen gebildet. Es kann für das Bauteil außerdem eine Soll-Form vorgeben und durch Einsatz geeigneter Haltemittel ein evtl. verformtes Bauteil in diese Soll-Form zwingen und dort festhalten.
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Eine Umrüstung der flexiblen Bauteilaufnahme auf andere Bauteile ist dank der programmierbaren und automatisch verstellbaren Aktoren sowie der daran lösbar und austauschbar angeordneten Aufnahmeköpfe auf einfache und schnelle Weise möglich. Hierbei sind Träger mit mehreren Haltemitteln und Verbindung zu mehreren Aktoren vorteilhaft. Sie erlauben eine individuelle Anpassung mit hoher Auflösung der Auflagegeometrie des Aufnahmebetts an die gewünschte Formgebung, wobei die relativ grobe Aktor-Matrix überbrückt werden kann. Die Anordnung von Halteköpfen und deren Trägern auf mehreren Aktoren hat außerdem Vorteile für die Lageausrichtung und Stabilisierung eines Aufnahmekopfs und seiner Haltemittel.
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Eine weitere Formanpassung kann über eine gelenkige Anordnung eines Haltemittels erfolgen. Eine starre Anordnung eines Haltemittels ist hingegen von Vorteil, wenn Verzüge des Bauteils kompensiert werden sollen und eine feste externe Formvorgabe für das Bauteil gewünscht wird.
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Das Bearbeitungsgerät ist bevorzugt als Bearbeitungsroboter ausgebildet und kann den Bearbeitungsprozess vollautomatisch und flexibel durchführen. Die Bearbeitung kann ein Formgebungsprozess, z. B. Fräsen, Bohren, Biegen oder dgl. oder auch ein Auftrageprozess oder ein Fügeprozess sein. Daneben sind weitere Arten von Bearbeitungsprozessen möglich. Im Zuge der Vollautomatisierung kann außerdem ein automatischer Werkzeugwechsel und eine automatische Werkzeugprüfung stattfinden. Ein Werkzeug kann ferner als Detektionswerkzeug ausgebildet sein, mit dem das Bearbeitungsgerät, insbesondere der Bearbeitungsroboter, die Ist-Lage des zu bearbeitenden Bauteils erfasst und den Bearbeitungsprozess danach steuert.
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Die Bearbeitungseinrichtung kann eine Steuerung und eine Bedienungseinrichtung aufweisen, wobei an die Steuerung die verschiedenen Einrichtungskomponenten, insbesondere das Bearbeitungsgerät, die Aktoren der flexiblen Bauteilaufnahme, ein Werkzeugmagazin oder dergleichen angeschlossen sind.
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Die beanspruchte Bearbeitungseinrichtung kann für eine manuelle oder automatische Be- und Entladung mit Bauteilen ausgebildet sein. Im Falle eines manuellen Betriebs können geeignete Schutzmaßnahmen für einen Werker getroffen werden. Diese beinhalten zum einen eine Schutzeinrichtung, die den Werker mechanisch von Gefahrenbereichen, insbesondere vom Roboterbereich trennt. Andererseits kann eine Absaugeinrichtung bei der Bearbeitung entstehende gesundheitsgefährdende oder explosive Stoffe, z. B. Feinstäube, Dämpfe oder dgl. entfernen. Eine Klimatisierungseinrichtung kann für optimale und konstante Umgebungsbedingungen beim Bearbeitungsprozess, insbesondere hinsichtlich Temperatur, Feuchte etc., sorgen. Hierfür ist es ferner von Vorteil, wenn die Bearbeitungseinrichtung ein umgebendes Gehäuse mit den vorgenannten implementierten Funktionen aufweist.
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Die beanspruchte Bearbeitungstechnik hat den Vorteil einer hohen Präzision und Wiederholgenauigkeit, die besser als bei der bisher üblichen manuellen Bearbeitung sind. Außerdem kann auch bei kleinen Losgrößen eine hohe Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit erzielt werden. Dies ist insbesondere bei Flugzeugteilen von Vorteil, die Vorteile der Flexibilität kommen auch bei kleinen Losgrößen zum Tragen und sorgen für signifikante Kosteneinsparungen. Zudem kann eine Beschickung der Bearbeitungseinrichtung über mehrere verschiedene Bauteilaufnahmen erfolgen. Diese können einen unterschiedlichen Flexibilitätsgrad haben und so z. B. auf unterschiedliche Kundenanforderungen adaptiert werden.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
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1: eine perspektivische Ansicht einer Bearbeitungseinrichtung mit Peripherie,
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2: eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer Bearbeitungseinrichtung mit umgebendem Gehäuse sowie Absaug- und Klimaeinrichtung,
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3: eine Draufsicht auf die Bearbeitungseinrichtung von 2 ohne Absaugeinrichtung
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4 und 5: eine Seitenansicht und Stirnansicht der Bearbeitungseinrichtung ohne Gehäuse gemäß Pfeil IV und V von 3,
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6: eine ausschnittsweise vergrößerte Draufsicht auf eine Bauteilaufnahme gemäß 3,
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7: eine ausschnittsweise vergrößerte und perspektivische Ansicht einer flexiblen Bauteilaufnahme,
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8: eine Seitenansicht zur Bauteilaufnahme von 7 und
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9: eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht einer anderen flexiblen Bauteilaufnahme.
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Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinrichtung (1) und ein Bearbeitungsverfahren für Bauteile (2).
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Die Bauteile (2) können von beliebiger Art, Zahl und Größe sein. Vorzugsweise bestehen die Bauteile (2) aus Verbundwerkstoffen, insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) oder kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK). Die z. B. in 6 bis 9 dargestellten Bauteile (2) können eine nicht-ebene Formgebung mit einer dreidimensional gewölbten Kontur aufweisen. Die Bauteile (2) besitzen jeweils einen Korpus (8), wobei z. B. dessen umlaufender äußerer Rand (9) bearbeitet, z. B. auf Maß gefräst wird.
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Ein Bauteil (2) kann außerdem ein oder mehrere in 7 und 9 angedeutete Referenzen (10) für die Soll-Form aufweisen. Dies können z. B. ein oder mehrere Bezugspunkte sein, auf welche die Formkoordinaten des Kopus (8) ausgerichtet sind. Anhand einer oder mehrerer Referenzen (10) kann das Bauteil (2) in einer vorgegeben und bearbeitungsgerechten Lage ausgerichtet werden. Eine solche Referenz (10) kann z. B. die Form einer Öffnung haben und kann insbesondere als Ring mit Formverstärkung in den Korpus (8) einlaminiert sein. Die Referenz (10) kann auch gemäß 7 an einem gestrichelt gezeichneten Ansatz am Bauteilrand angeordnet sein, wobei der Ansatz nur temporär vorhanden ist und nach dem Bearbeitungsprozess bzw. bei der Fertigstellung des Bauteils (2) entfernt wird. In den anderen Zeichnungen sind die Bauteile (2) ohne diesen Referenz-Ansatz dargestellt.
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Die Bearbeitungseinrichtung (1) weist eine flexible Bauteilaufnahme (3) und ein Bearbeitungsgerät (5) auf. Sie kann ferner eine oder mehrere weitere Bauteilaufnahmen (4) besitzen, die ggf. einen geringeren Flexibilitätsgrad haben. Außerdem kann die Bearbeitungseinrichtung (1) eine Serviceinrichtung (7) aufweisen. Für die Beschickung der Bauteilaufnahme(n) (3, 4) ist eine periphere Anlieferung (6) vorgesehene. Dies kann ein Werker für eine manuelle Be- und Entladung mit Bauteilen oder ein halb- oder vollautomatisches Förder- oder Handhabungsgerät sein. Die Bearbeitungseinrichtung (1) kann außerdem mit ihrem Komponenten von einem Gehäuse (32) umgeben sein. Dieses kann ggf. weitere, nachfolgend erläuterte Einrichtungen beinhalten.
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Die Bearbeitungseinrichtung (1) weist mindestens eine Bauteilaufnahme (3) auf, die als flexible Aufnahme (15) mit einem veränderlichen Aufnahmebett (16) für ein Bauteil (2) ausgebildet ist. Auf dieses Aufnahmebett (16) kann von einem Werker (6) oder automatisch ein Bauteil (2) zur Bearbeitung aufgelegt und nach der Bearbeitung wieder entnommen werden. Die flexible Aufnahme (15) lässt sich schnell und einfach auf unterschiedliche Bauteile (2) anpassen. Am Aufnahmebett (16) ist außerdem eine Positioniereinrichtung (17) zur Positionierung und Führung des aufgeladenen Bauteils (2) und/oder als Einlegehilfe für den Werker (6) angeordnet.
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Die flexible Aufnahme (15) weist gemäß 2 bis 9 mehrere verstellbare Aktoren (19) auf, die an geeigneter Stelle, insbesondere an ihrem oberen Ende, einen Aufnahmekopf (20) für ein Bauteil (2) tragen. Die mehreren Aufnahmeköpfe (20) sind an die Formgebung von einem oder ggf. auch mehreren unterschiedlichen Bauteilen (2) adaptiert und können mittels geeigneter Verbindungsmittel lösbar und austauschbar auf den Aktoren (19) angeordnet sein.
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Die Zuordnung von Aufnahmeköpfen (20) und Aktoren (19) kann unterschiedlich sein. Ein Aufnahmekopf (20) kann mit einem einzelnen Aktor (19) oder mit mehreren Aktoren (19) verbunden sein. Die Größe des Aufnahmekopfs (20) kann entsprechend unterschiedlich sein.
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Wie 4 bis 9 verdeutlichen, sind die Aktoren (19) als parallel ausgerichtete Stellsäulen ausgebildet, die in einer vorzugsweise regelmäßigen Matrix auf einer Basis (18) angeordnet sind. Die Aktoren oder Stellsäulen (19) haben eine bevorzugt vertikale Ausrichtung. Die Basis (18) ist vorzugsweise flurgebunden bzw. auf dem Hallenboden oder einem Maschinengestell angeordnet. Die Aktoren (19) können programmierbare Stellmittel für ihre reproduzierbare Längeneinstellung haben. Sie können dadurch mit ihrem aufliegenden Aufnahmekopf (20) zur Bildung des Aufnahmebetts (16) in die jeweils gewünschte Höhe verfahren und in dieser Stellung arretiert werden, wobei sie die Last von Aufnahmekopf (20) und Bauteil (2) sowie der Positioniereinrichtung (17) tragen. Nicht benötigte Aktoren (19) bleiben abgesenkt.
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Die Aktoren (19) haben außerdem eine in 8 angedeutete Betriebsmittelversorgung (21) für den Aufnahmekopf (20). Hierbei können Betriebsmittel, z. B. elektrische Signal- oder Leistungsströme, Fluide oder dgl. übertragen und dem Aufnahmekopf (20) zugeführt werden. Die Versorgung erfolgt z. B. innen durch die Stellsäulen (19).
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Die Aktoren (19) oder Stellsäulen können konstruktiv in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. In den gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um hydraulische Stellsäulen. Alternativ ist z. B. eine Ausbildung als elektromechanischer Stelltrieb mit einer Gewindespindel, einer Zahnstange oder dgl. und einem steuerbaren elektrischen Antriebsmotor möglich. Die Aktoren (19) werden von einer programmierbaren Steuerung (30) beaufschlagt und einzeln angesteuert. Dies kann eine proprietäre Steuerung oder eine zentrale Steuerung der Bearbeitungseinrichtung (1) sein.
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Wie 5 bis 9 verdeutlichen, weist ein Aufnahmekopf (20) ein oder mehrere Haltemittel (22) auf, die starr oder wie in 8 gelenkig (25) angeordnet sein können. Die Haltemittel (22) bilden einerseits die Auflagestellen des Aufnahmebetts (16) und stützen das aufgelegte Bauteil (2) ab. Sie können andererseits eine Haltekraft entwickeln und das Bauteil (2) festhalten. Ein Haltemittel (22) kann hierfür z. B. wie in der gezeigten Ausführungsform als Sauger ausgebildet sein. Andere Varianten können eine Ausbildung als Magnet, elektrostatisches Haftmittel, Klett-Element, Spanner oder dgl. vorsehen. Das Haltemittel (22) kann in seiner Haltewirkung ggf. steuerbar sein. Die erforderlichen Betriebsmittel, z. B. Leistungs- oder Signalströme oder ein fluidischer Unterdruck, werden von der Betriebsmittelversorgung (21) zugeführt.
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Ein Haltemittel (22) kann sich mittels des vorgenannten Gelenks (25) an die vorgegebene Form des Bauteils (2) anpassen und anlegen. Andererseits kann ein Haltemittel (22), z. B. ein Sauger, gemäß 6 eine Auflagefläche (23) mit einer ggf. vorhandenen außenseitig umlaufenden Dichtung (24) aufweisen, wobei die Auflagefläche (23) die lokale Form und Lage des Bauteils (2) vorgibt und durch die Haltefunktion, z. B. durch Unterdruck, das Bauteil (2) in Anschlag zieht und dabei ggf. unter Kompensation evtl. Verzüge verformt. In einem solchen Fall ist eine starre Anordnung des Haltemittels (22) von Vorteil.
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Der Aufnahmekopf (20) kann für die Einzelanordnung an einem Aktor (19) ein einfaches lösbares Basiselement mit einem darauf starr oder gelenkig angeordneten Haltemittel (22) aufweisen. Wenn ein Aufnahmekopf (20) von mehreren Aktoren (19) gemeinsam getragen wird, ist ein Träger (26) mit entsprechender Adaption zur Verbindung mit den mehreren Aktoren (19) vorgesehen. Auf dem plattenartigen Träger (26) sind ein oder mehrere Haltemittel (22) starr oder gelenkig angeordnet. Ein Träger (26) kann außerdem eine in 7 und 9 gezeigte Abstützung (27) mit Angriff an einen anderen benachbarten Aktor (19) aufweisen. Die Abstützung (27) kann zur Stabilisierung und Ausrichtung des Trägers (26) dienen. Der von der Abstützung (27) beaufschlagte Aktor (19) kann seinerzeit noch einen Aufnahmekopf (20) tragen.
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Die eingangs erwähnte Positioniereinrichtung (17) für das Bauteil (2) weist ein oder mehrere Positioniermittel (28) auf, die mit einem oder mehreren Aktoren (19) verbunden sind. Die Positioniermittel (28) könne einzeln an einem Aktor (19) angeordnet sein. Sie können gemäß 5 bis 9 auch an einem plattenartigen Träger (29) einzeln oder mehrfach angeordnet sein, wobei der Träger (29) seinerseits mit mehreren Aktoren (19) lösbar verbunden ist. Die Träger (29) können multifunktional sein und eine Verstellung des oder der Positioniermittel (28) zur Adaption an unterschiedliche Bauteile (2) ermöglichen. Hierfür können z. B. mehrere Aufnahmebohrungen an dem Träger (29) vorhanden sein.
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Wie 9 verdeutlicht, ist auch eine Mischanordnung von Haltemitteln (22) und Positioniermitteln (28) an einem gemeinsamen Träger (26, 29) möglich.
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Das oder die Positioniermittel (28) sind an eine am Bauteil (2) in vorgegebener Lage angebrachte Referenz (10) adaptiert und haben eine dementsprechende Anordnung am Aufnahmebett (16), insbesondere am Aktor (19) bzw. am Träger (29). Ein Positioniermittel (28) kann z. B. gemäß 7 bis 9 als abstehender Index oder Stift ausgebildet sein, der mit einer als Öffnung ausgebildeten Referenz (10) korrespondiert. Zur Positionierung können ein Positioniermittel (28) und eine Referenz (10) miteinander in Eingriff gebracht werden, wobei z. B. beim Beladen das Bauteil (2) mit der Öffnung (10) auf den Stift (28) formschlüssig gesteckt wird. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist auch eine andere Variante dargestellt, in der die Positioniermittel (28) als Anschläge oder als Ausrichtmarken für den Werker bei der Auflage und Ausrichtung des Bauteils (2) am Aufnahmebett (16) dienen. Die Referenz (10) kann hierbei als Bezugs- oder Anschlagkontur am Rand (9) ausgebildet sein.
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Die andere vorerwähnte Bauteilaufnahme (4) kann in gleicher oder in anderer Weise als die flexible Bauteilaufnahme (3) ausgebildet sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist sie als Universalaufnahme (14) ausgebildet, die z. B. aus einer Bodenplatte mit hinterschnittenen Aufnahmerinnen für die ortsveränderliche Befestigung von adaptierten Bauteilstützen (nicht dargestellt) ausgebildet ist.
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Die Bauteilaufnahmen (3, 4) sind an verschiedenen Stellen im Arbeitsbereich des Bearbeitungsgeräts (5) angeordnet, z. B. an gegenüberliegenden Seiten. Die Bauteilaufnahmen (3, 4) befinden sich in Aufnahmebereichen (34, 35) des Gehäuses (32) und können abwechselnd beschickt werden. Eine nachfolgend erläuterte Schutzeinrichtung (38) sorgt hierbei für eine mechanische Trennung und Sicherung eines Werkers (6), der in einem Werkerbereich (36) vor dem Aufnahmebereich (34, 35) steht und sich dabei ggf. außerhalb des Gehäuses (32) befindet.
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Das Bearbeitungsgerät (5) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet und in beliebiger Zahl vorhanden sein. In den gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispielen ist es als Bearbeitungsroboter (11) ausgebildet. Dies ist ein mehrachsiger Industrieroboter, z. B. ein Gelenkarmroboter, mit einer Basis, einer Schwinge, einem Ausleger und einer dort endseitig angeordneten Roboterhand, die untereinander drehbar verbunden sind. Das Bearbeitungsgerät (5), insbesondere der Bearbeitungsroboter (11) befindet sich in einem Roboterbereich (33), der im Gehäuse (32) bevorzugt zentral angeordnet ist.
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Am Abtriebselement, insbesondere dem Abtriebsflansch der Roboterhand, sind ein oder mehrere Werkzeuge (12, 13) fest oder wechselbar angeordnet. Ein Werkzeug (12) kann z. B. ein Bearbeitungswerkzeug zur Durchführung der vorgenannten Bearbeitungsprozesse sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Werkzeug (12) als Fräser oder Bohrer ausgebildet. Es kann alternativ ein anderes Formgebungswerkzeug, ein Auftragswerkzeug, ein Fügewerkzeug oder dergleichen sein.
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Ein anderes Werkzeug (13) kann andere Funktionen haben und kann z. B. ein Detektionswerkzeug sein, mit dem das Bearbeitungsgerät (5), insbesondere der Bearbeitungsroboter (11), Existenz, Position und Ausrichtung eines Bauteils (2) an einer Bauteilaufnahme (3, 4) erfasst. Die Erfassung kann mit Kontakt oder berührungslos mittels eines oder mehrerer geeigneter Sensoren erfolgen. Bei der Detektion kann ggf. das Bauteil (2) auch vermessen werden. Das Detektionswerkzeug (13) kann mit der Steuerung (30) verbunden sein.
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Im Arbeitsbereich des Bearbeitungsgeräts (5), insbesondere des Bearbeitungsroboters (11), kann z. B. seitlich eine Serviceeinrichtung (7) angeordnet sein, die sich in einem vom Gehäuse (32) umgebenen Servicebereich (37) befindet. Die z. B. in 3 und 5 dargestellte Serviceeinrichtung (7) kann unterschiedlich ausgebildet sein. Sie weist z. B. ein Magazin (43) für mehrere Werkzeuge (12, 13) auf. Das Magazin (43) kann mittels eines Antriebs beweglich sein, wobei dieser Antrieb mit der Steuerung (30) verbunden ist und ggf. als zusätzliche Roboterachse ausgebildet ist.
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Die Serviceeinrichtung (7) kann alternativ oder zusätzlich eine Prüfeinrichtung (44) aufweisen, die unterschiedlichen Zwecken dienen kann. Zum einen kann hier ein vom Bearbeitungsgerät (5) bzw. dem Bearbeitungsroboter (11) aufgenommenes Werkzeug (12) identifiziert werden. Ferner kann eine Werkzeugprüfung auf Bruch, Deformation, Verschleiß oder sonstige Fehler stattfinden. Die Prüfeinrichtung (44) kann ebenfalls mit der Steuerung (30) verbunden sein.
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In der vorzugsweise programmierbaren Steuerung (30) können Programme für die Handhabung und Bearbeitung von unterschiedlichen Bauteilen (2) abgelegt sein, die vom Werker (6) über die Bedieneinrichtung (31) oder ggf. automatisch über eine Bauteilerkennung mittels eines Detektionswerkzeugs (13) aufgerufen und abgearbeitet werden. Die Steuerung (30) kann separat und extern angeordnet sein. Sie kann auch in eine Robotersteuerung integriert sein. Ferner kann eine steuertechnische Verbindung mit einer übergeordneten Anlagensteuerung bestehen.
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Das Gehäuse (32) umgibt in der vorerwähnten Weise die Bearbeitungseinrichtung (1) und schirmt diese nach außen ab. Das Gehäuse (32) kann dichte Wände aufweisen und eine Einhausung bilden. Es kann hierfür z. B. in der gezeigten Weise aus einem rahmenartigen und von Profilen gebildeten Stützskelett mit eingesetzten Paneelen bestehen.
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Die Bearbeitungseinrichtung (1) kann zur Prozessunterstützung eine Absaugeinrichtung (41) und/oder eine Klimaeinrichtung (42) oder eventuell andere Zusatzeinrichtungen aufweisen, die bevorzugt dem Gehäuse (32) zugeordnet, insbesondere dort integriert sind. Mit einer Absaugeinrichtung (41) können bei der Bearbeitung entstehende und ggf. gesundheitsgefährdende oder explosive Feinstäube, Dämpfe oder dgl. Absonderungen abgesaugt und zu einer externen Entsorgung (nicht dargestellt) transportiert werden. Mit einer Klimaeinrichtung (42) können im umhausten Prozessbereich geeignete klimatische Prozessbedingungen hergestellt werden. Dies kann die Einstellung und Regelung einer Temperatur und/oder eines Feuchtegehalts oder dergleichen betreffen.
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Das Gehäuse (32) weist ferner die erwähnte Schutzeinrichtung (38) auf. Diese ist bevorzugt als Trenneinrichtung ausgebildet, die einen Durchgriff von Körperteilen zu unfallgefährlichen Bereichen, insbesondere zum Roboterbereich (33) oder zum Prozessbereich mechanisch verhindert. Die Schutzeinrichtung (38) kann hierfür eine oder mehrere steuerbare Trennwände (39, 40) aufweisen, die z. B. als Rollwände ausgebildet sind.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind ein oder mehrere äußere Trennwände (39) zwischen dem oder den Aufnahmebereichen (34, 35) und dem benachbarten Werkerbereich (36) vorhanden, die in Schließstellung den Werker (6) während des Bearbeitungsprozesses vom Prozessbereich vom Bauteil (2) trennen. Ferner können ein oder mehrere interne Trennwände (40) zwischen dem Roboterbereich (33) und dem oder den Aufnahmebereichen (34, 35) vorhanden sein. Diese schirmen beim Be- und Entladevorgang das Bearbeitungsgerät (5) bzw. den Bearbeitungsroboter (11) vom Zugriffsbereich des Werkers (6) ab. Bei geöffneter externer Trennwand (39) ist dann zum Be- und Entladen der betreffende Aufnahmebereich (34, 35) zugänglich.
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Ein Bearbeitungsprozess mit manueller Be- und Entladung läuft z. B. in folgender Weise ab.
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Ein Werker (6) wählt ein zu bearbeitendes Bauteil (2) aus und meldet dies mittels des Bediengeräts (31) an die Steuerung (30). Hierbei wird z. B. ein am Bauteil (2) befindlicher Code, insbesondere Barcode, abgelesen oder eingescannt. Die Steuerung (30) wählt anhand der Bauteilidentifizierung das zugehörige Steuer- und Bearbeitungsprogramm aus und aktiviert die flexible Bauteilaufnahme (3). Hierbei können die benötigten Aktoren (19) programmgesteuert in die jeweils erforderliche Höhe gefahren werden.
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Der Werker (6) hat durch die geöffnete externe Trennwand (39) Zutritt zum Aufnahmebereich (34) und kann bei Bedarf die flexible Aufnahme (15) und die Positioniereinrichtung (17) verändern und auf das aktuelle Bauteil (2) einrichten. Hierfür können ggf. ein oder mehrere Aufnahmeköpfe (20) und Positioniermittel (28) gewechselt oder umgesetzt werden. Anschließend wird das Bauteil (2) manuell auf das von den Aufnahmeköpfen (20) und den Haltemitteln (22) gebildete Aufnahmebett (16) aufgelegt und mittels der Positioniereinrichtung (17) positioniert bzw. zentriert. Der Werker (6) tritt zurück und gibt ein Quittungssignal an die Steuerung (30), die daraufhin die externe Trennwand (39) schließt und die interne Trennwand (40) für den Roboterzugriff öffnet. Anschließend beginnt der Bearbeitungsprozess.
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Der Bearbeitungsroboter (11) holt aus dem automatischen Werkzeugmagazin (43) ein Detektionswerkzeug (13), z. B. einen sog. ”tauch probe”-Sensor und führt eine automatische Prüfung des Bauteils (2) und ggf. des Aufnahmebetts (16) durch. Hierbei werden bestimmte charakteristische Formmerkmale des Bauteils und/oder die Positioniereinrichtung (17) durch kontaktierendes oder berührungsloses Tasten mit Ortserfassung geprüft und an die Steuerung (30) gemeldet. Diese kann bei einer eventuellen Lage- oder Formabweichung des Bauteils (2) den Prozess stoppen und ein Warnsignal ausgeben. Alternativ kann die Steuerung (30) die programmierte Bearbeitungsbahn ändern. Hierbei können Bahnpunkte verschoben und/oder Werkzeugdaten, insbesondere TCP-Koordinaten, an ein oder mehreren Bahnpunkten angepasst werden.
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Nach Ablegen des Detektionswerkzeugs (13) nimmt das Bearbeitungsgerät (5) bzw. der Bearbeitungsroboter (11) ein Bearbeitungswerkzeug (12) auf, identifiziert dieses an der Prüfeinrichtung (44), z. B. durch Lesen eines am Werkzeug (13) befindlichen RFID-Chips oder eines Codes und führt anschließend eine Form- und Funktionsprüfung des Werkzeugs (12) durch, z. B. mittels einer Laserlichtschranke an der Prüfeinrichtung (44). Danach erfolgt die Bauteilbearbeitung gemäß eines z. B. vorgegebenen CNC-Programms. Hierbei kann ggf. das Bearbeitungswerkzeug (12) ein- oder mehrmals gewechselt werden, wobei ggf. die vorbeschriebene Prüfprozedur wiederholt wird.
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Während der Bearbeitung erfolgt eine automatische Absaugung von Bearbeitungsrückständen, z. B. Stäuben, Dämpfen oder dergleichen. Von der Klimatisierungseinrichtung (42) kann ferner zumindest während des Prozesses ein geeignetes Klima hergestellt werden.
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Am Ende des Bearbeitungsprozesses bewegt sich das Bearbeitungsgerät (5), insbesondere der Bearbeitungsroboter (11) automatisch in eine Ruhestellung im Roboterbereich (33). Danach wird die Trennwand (40) geschlossen und die externe Trennwand (39) geöffnet, so dass der Werker (6) das bearbeitete Bauteil (2) entladen und ein neues Bauteil (2) zuführen kann.
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Während des Be- und Entladens und des Bearbeitungsprozesses kann ggf. an einer anderen Bauteilaufnahme (3, 4) eine Be- oder Entladung mit einem anderen Bauteil (2) stattfinden. Die Be- und Entladevorgänge sowie die Bearbeitungsprozesse an den Aufnahmebereichen (34, 35) und den Bauteilaufnahmen (3, 4) können dadurch wechselweise und mit gegenseitiger Überschneidung stattfinden, so dass das Bearbeitungsgerät (6), insbesondere der Bearbeitungsroboter (11) optimal ausgelastet werden kann. Ferner ist es möglich, Rüstarbeiten an einem Aufnahmebereich (34, 35) durchzuführen, während am anderen Aufnahmebereich (35, 34) Lade- und Bearbeitungsprozesses stattfinden.
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In den gezeigten Ausführungsformen ist die Bearbeitungseinrichtung (1) mit ihrem zugehörigen Gehäuse (32) als autarke Bearbeitungszelle ausgebildet. Diese kann mit anderen Stationen einer Bearbeitungsanlage in geeigneter Weise verkettet werden. Ferner ist es möglich, die Bearbeitungseinrichtung (1) mehrfach vorzusehen und in eine übergeordnete Einheit, z. B. eine Bearbeitungsstation oder eine Bearbeitungsanlage zu integrieren.
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Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele sind in verschiedener Weise möglich. Die Merkmale der verschiedenen Beispiele und Varianten können beliebig miteinander kombiniert, insbesondere auch ausgetauscht werden. Einzelne Komponenten können auch entfallen, z. B. die Absaugeinrichtung (41) und/oder die Klimatisierungseinrichtung (42). Bei einer vollautomatischen Fertigung und Be- und Entladung von Bauteilen (2) kann auch die Schutzeinrichtung (38) entbehrlich sein. Auch das Gehäuse (32) kann entfallen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bearbeitungseinrichtung
- 2
- Bauteil
- 3
- Bauteilaufnahme
- 4
- Bauteilaufnahme
- 5
- Bearbeitungsgerät
- 6
- Anlieferung, Werker, Förder- und Handhabungsgerät
- 7
- Serviceeinrichtung
- 8
- Korpus
- 9
- Rand
- 10
- Referenz
- 11
- Bearbeitungsroboter, Industrieroboter
- 12
- Werkzeug, Bearbeitungswerkzeug, Fräser, Bohrer
- 13
- Werkzeug, Detektionswerkzeug
- 14
- Universalaufnahme
- 15
- flexible Aufnahme
- 16
- Aufnahmebett
- 17
- Positioniereinrichtung
- 18
- Basis
- 19
- Aktor, Stellsäule
- 20
- Aufnahmekopf
- 21
- Betriebsmittelversorgung
- 22
- Haltemittel, Sauger, Magnet, Gegenhalter
- 23
- Auflagefläche
- 24
- Dichtung
- 25
- Gelenk
- 26
- Träger für Haltemittel, Halteplatte
- 27
- Abstützung
- 28
- Positioniermittel, Index, Stift
- 29
- Träger für Positioniermittel, Indexplatte
- 30
- Steuerung
- 31
- Bedieneinrichtung
- 32
- Gehäuse
- 33
- Roboterbereich
- 34
- Aufnahmebereich
- 35
- Aufnahmebereich
- 36
- Werkerbereich
- 37
- Servicebereich
- 38
- Schutzeinrichtung, Trenneinrichtung
- 39
- Trennwand, Rollwand
- 40
- Trennwand, Rollwand
- 41
- Absaugeinrichtung
- 42
- Klimaeinrichtung
- 43
- Magazin
- 44
- Prüfeinrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10234321 B3 [0004]
- DE 20103412 U1 [0005]
- DE 102010002518 A1 [0006]
- DE 202006012980 U1 [0007]
