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Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungszelle mit einer Einhausung und einer Bearbeitungsvorrichtung im Innern der Einhausung, wobei die Einhausung eine Zugangsöffnung aufweist und die Bearbeitungsvorrichtung mittels einer Bedieneinheit bedienbar ist, die wahlweise innerhalb oder außerhalb der Einhausung anordenbar ist.
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Eine gattungsgemäße Bearbeitungszelle wird von der Firma TRUMPF (Adresse: Johann-Maus-Straße 2, 71254 Ditzingen, Deutschland) unter der Bezeichnung „TruLaser Robot 5020” angeboten. Im Falle des Standes der Technik ist als Bearbeitungsvorrichtung ein Industrieroboter zur Materialbearbeitung mittels Laser im Innern einer als Schutzkabine ausgebildeten Einhausung angeordnet. Eine Bedieneinheit für den Industrieroboter befindet sich an einem mobilen Bedienwagen, der beispielsweise zum Einrichten des Industrieroboters in das Innere der Schutzkabine gefahren wird und der insbesondere während des Betriebs des Industrieroboters in eine Position außerhalb der Schutzkabine verbracht ist. Da der Bedienwagen im Wesentlichen frei verfahren werden kann, ist die Position des Bedienwagens einschließlich der an dieser vorgesehenen Bearbeitungseinheit gegenüber der Schutzkabine nicht ohne weiteres definiert.
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Den Stand der Technik insoweit weiterzubilden, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Bearbeitungszelle gemäß Anspruch 1.
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Im Falle der Erfindung ist die Bedieneinheit an einer Tragstruktur vorgesehen, die an der Einhausung angebracht und dabei an der Außenseite der Einhausung angeordnet ist. Mittels der Tragstruktur kann die Bedieneinheit durch die Zugangsöffnung der Einhausung wahlweise in das Innere der Einhausung oder in eine Position außerhalb der Einhausung bewegt werden, wobei auch bei innerhalb der Einhausung befindlicher Bedieneinheit die Tragstruktur an der Außenseite der Einhausung vorgesehen ist. Ist die Zugangsöffnung der Einhausung mit einer Tür versehen und kann die Bearbeitungsvorrichtung nur bei geschlossener Tür in Betrieb genommen werden, so ist eine Inbetriebnahme der Bearbeitungsvorrichtung bei irrtümlicherweise im Innern der Einhausung angeordneter Bedieneinheit unmöglich, da die Tür der Einhausung nicht geschlossen werden kann, solange die Tragstruktur mit der Bedieneinheit durch die Zugangsöffnung der Einhausung in deren Inneres hineinragt. Handelt es sich bei der Tür der Einhausung um eine automatisierte Tür mit einer Lichtschranke zur Überwachung der zu verschließenden Zugangsöffnung auf das Vorhandensein von Hindernissen, so wird ein Schließvorgang der Tür nur dann eingeleitet, wenn die Bedieneinheit in eine Position außerhalb der Einhausung bewegt ist.
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Besondere Ausführungsarten der erfindungsgemäßen Bearbeitungszelle gemäß Anspruch 1 ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 17.
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In Weiterbildung der Erfindung befindet sich die Bedieneinheit für die im Innern der Einhausung der Bearbeitungszelle angeordnete Bearbeitungsvorrichtung an einer Tragstruktur, die an der Einhausung entlang der Einhausung geführt ist und die an der Außenseite der Einhausung wahlweise in eine nahe einer Zugangsöffnung der Einhausung vorgesehene zugangsnahe Position oder in eine abseits der Zugangsöffnung der Einhausung vorgesehene zugangsferne Position bewegbar ist. Nimmt die Tragstruktur die zugangsnahe Position ein, so kann die an der Tragstruktur gelagerte Bedieneinheit durch die Zugangsöffnung der Einhausung wahlweise in das Innere der Einhausung oder in eine Position außerhalb der Einhausung bewegt werden (Anspruch 2). Aufgrund ihrer mittels der Tragstruktur realisierten Beweglichkeit ist die Bedieneinheit wahlweise in unmittelbarer Nähe der Bearbeitungsvorrichtung im Innern der Einhausung oder mit größerem Abstand von der Bearbeitungsvorrichtung außerhalb der Einhausung verfügbar.
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Im Falle der Erfindungsbauart nach Anspruch 3 ist die Führung der mit der Bedieneinheit versehenen Tragstruktur an der Einhausung der Bearbeitungszelle auf konstruktiv einfache und gleichwohl funktionssichere Art und Weise mittels einer horizontalen Linearführung, beispielsweise mittels einer entsprechenden Führungsschiene, realisiert, die an der Einhausung angebracht ist und längs derer die Tragstruktur mit der Bedieneinheit wahlweise in die zugangsnahe Position oder in die zugangsferne Position verschiebbar ist.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Tragstruktur für die Bedieneinheit an der Einhausung aufgehängt (Anspruch 4). Aufgrund dieses Erfindungsmerkmals ist die Aufstellfläche der Bearbeitungszelle frei von durch die Tragstruktur gebildeten Hindernissen.
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Aus entsprechenden Gründen ist im Falle der erfindungsgemäßen Bearbeitungszelle nach Anspruch 5 vorgesehen, dass Anschlussleitungen der Bedieneinheit, insbesondere Leitungen, die eine Verbindung zwischen der Bedieneinheit und der Bearbeitungsvorrichtung im Innern der Einhausung herstellen, der Bedieneinheit von oben her zugeführt sind.
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Für die konstruktive Gestaltung der Tragstruktur für die Bedieneinheit bieten sich erfindungsgemäß verschiedene Möglichkeiten.
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Im Falle der Erfindungsbauart nach Anspruch 6 weist die Tragstruktur einen an der Außenseite der Einhausung angeordneten horizontalen Gelenkarm mit zwei oder mehr einander benachbarten Armsegmenten auf, die relativ zu der Einhausung und/oder relativ zu der Bedieneinheit und/oder relativ zueinander um vertikale Schwenkachsen schwenkbar sind.
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Gemäß Anspruch 7 wird eine Tragstruktur bevorzugt, die einen an der Außenseite der Einhausung angeordneten und um eine vertikale Achse drehbaren vertikalen Träger aufweist. Die Bedieneinheit steht an dem Träger in horizontaler Richtung vor und kann um die vertikale Drehachse des Trägers in das Innere der Einhausung eingeschwenkt oder aus dem Innern der Einhausung herausgeschwenkt werden. Etwaige Anschlussleitungen der Bedieneinheit können längs der vertikalen Drehachse des Trägers und dabei vorzugsweise im Innern des Trägers verlaufen.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird der vertikale Träger der Tragstruktur für die Bedieneinheit von einem vertikalen Winkelschenkel einer winkelförmigen Tragstruktur gebildet. Ein gegenüber dem vertikalen Träger vorstehender horizontaler Träger der Tragstruktur lagert die Bedieneinheit und ist gemeinsam mit dieser um die vertikale Drehachse des vertikalen Trägers drehbar (Anspruch 8). Ist der vertikale Träger längs der Einhausung in eine zugangsnahe Position bewegbar, so ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung als horizontaler Träger ein starrer horizontaler Winkelarm der winkelförmigen Tragstruktur vorgesehen. Andernfalls weist die Tragstruktur in Weiterbildung der Erfindung als horizontalen Träger einen Gelenkarm der in Anspruch 6 angegebenen Art auf.
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Die Ansprüche 9 bis 17 betreffen Bauarten der erfindungsgemäßen Bearbeitungszelle, im Falle derer zusätzlich zu der an der Tragstruktur angebrachten Bedieneinheit eine weitere Bedieneinheit vorgesehen ist, die bei Bedarf an der Tragstruktur der Bedieneinheit gelagert werden kann, sich ansonsten aber auch räumlich getrennt von der Bedieneinheit und deren Tragstruktur nutzen lässt. Von der Bedieneinheit räumlich getrennt wird die zusätzliche Bedieneinheit beispielsweise beim Programmieren eines als Bearbeitungsvorrichtung im Innern der Einhausung der Bearbeitungszelle angeordneten Roboters benutzt. Mit der zusätzlichen Bedieneinheit kann sich der Bediener dabei in unmittelbare Nähe des Roboters begeben. Als zusätzliche Bedieneinheit in Frage kommt insbesondere ein Handbediengerät in Form eines sogenannten Teachpanel. Die zusätzliche Bedieneinheit kann beispielsweise unmittelbar oder über die Bedieneinheit an der Tragstruktur lagerbar sein.
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Um eine unkontrollierte Ablage der zusätzlichen Bedieneinheit zu verhindern und um insbesondere zu gewährleisten, dass die zusätzliche Bedieneinheit nicht versehentlich im Innern der Bearbeitungszelle zurückgelassen wird, ist im Falle der Bearbeitungszelle gemäß Anspruch 10 an der Tragstruktur der Bedieneinheit eine Detektionsvorrichtung vorgesehen, mittels derer feststellbar ist, ob die zusätzliche Bedieneinheit an der Tragstruktur gelagert ist. Beispielsweise durch RFID („Radio-Frequency Identification”) kann überwacht werden, ob sich die zusätzliche Bedieneinheit, beispielsweise ein Handbediengerät, in unmittelbarer Nähe der Tragstruktur befindet.
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Der Einfachheit halber weist die Tragstruktur in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine hakenartige Aufhängevorrichtung für die zusätzliche Bedieneinheit auf (Anspruch 11). Alternativ ist beispielsweise auch eine an der Bedieneinheit oder deren Tragstruktur vorgesehene Ablage für die zusätzliche Bedieneinheit denkbar.
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Gemäß Anspruch 12 ist die zusätzliche Bedieneinheit über ein flexibles Verbindungsmittel unmittelbar oder mittelbar an die Tragstruktur der Bedieneinheit angebunden.
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Das flexible Verbindungsmittel kann erfindungsgemäß ausschließlich dazu dienen, die zusätzliche Bedieneinheit an die Tragstruktur der Bedieneinheit bzw. an die Bedieneinheit selbst anzukoppeln. Als flexibles Verbindungsmittel zwischen der Tragstruktur der Bedieneinheit und der zusätzlichen Bedieneinheit kann aber auch eine Anschlussleitung für die zusätzliche Bedieneinheit vorgesehen sein, über welche die zusätzliche Bedieneinheit insbesondere mit der Bedieneinheit und/oder mit der Bearbeitungsvorrichtung in Verbindung steht (Anspruch 13).
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In jedem Fall kann das flexible Verbindungsmittel zwischen der zusätzlichen Bedieneinheit und der Tragstruktur der Bedieneinheit genutzt werden, um zu verhindern, dass die zusätzliche Bedieneinheit versehentlich im Innern der Einhausung der Bearbeitungszelle belassen wird. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das flexible Verbindungsmittel eine Funktionslänge aufweist, die derart bemessen ist, dass die zusätzliche Bedieneinheit außerhalb der Einhausung angeordnet ist, wenn die Tragstruktur mit der Bedieneinheit außerhalb der Einhausung angeordnet ist (Anspruch 14).
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Gemäß Anspruch 15 wird das flexible Verbindungsmittel genutzt, um die zusätzliche Bedieneinheit vor einer Beschädigung durch Herabfallen zu schützen, indem das flexible Verbindungsmittel zwischen der zusätzlichen Bedieneinheit und der Tragstruktur der Bedieneinheit eine Funktionslänge aufweist, die derart bemessen ist, dass die über die Funktionslänge des flexiblen Verbindungsmittels an der Tragstruktur der Bedieneinheit aufgehängte zusätzliche Bedieneinheit nicht den Boden berührt.
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Damit die Handhabbarkeit der zusätzlichen Bedieneinheit durch die vorstehende Bemessung der Funktionslänge des flexiblen Verbindungsmittels zwischen der zusätzlichen Bedieneinheit und der Tragstruktur der Bedieneinheit nicht beeinträchtigt ist, weist das flexible Verbindungsmittel zusätzlich zu der Funktionslänge eine Reservelänge auf (Anspruch 16).
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist das flexible Verbindungsmittel zwischen der zusätzlichen Bedieneinheit und der Tragstruktur der Bedieneinheit im Ausgangszustand die Funktionslänge auf, kann aber gegen die Wirkung einer Rückstellkraft um die Reservelänge verlängert werden. Nach Gebrauch der zusätzlichen Bedieneinheit mit dem verlängerten flexiblen Verbindungsmittel verkürzt sich das flexible Verbindungsmittel aufgrund der Rückstellkraft selbsttätig, bis das flexible Verbindungsmittel nur noch die Funktionslänge aufweist (Anspruch 17).
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Laserbearbeitungszelle mit einer Schutzkabine, mit einer außerhalb der Schutzkabine angeordneten Bedieneinheit für einen im Innern der Schutzkabine angeordneten Industrieroboter sowie mit einer Tragstruktur erster Bauart für die Bedieneinheit,
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2 die Laserbearbeitungszelle gemäß 1 mit im Innern der Schutzkabine angeordneter Bedieneinheit,
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3 die Bedieneinheit gemäß den 1 und 2 mit einer zusätzlichen Bedieneinheit und
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4 eine Laserbearbeitungszelle mit einer Schutzkabine, mit einer außerhalb oder innerhalb der Schutzkabine angeordneten Bedieneinheit für einen im Innern der Schutzkabine angeordneten Industrieroboter sowie mit einer Tragstruktur zweiter Bauart für die Bedieneinheit.
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Gemäß den 1 und 2 weist eine Bearbeitungszelle in Form einer Laserbearbeitungszelle 1 als Einhausung eine Schutzkabine 2 auf. Im Innern der Schutzkabine 2 ist als Bearbeitungsvorrichtung ein in den Zeichnungen nicht erkennbarer Industrieroboter herkömmlicher Bauart zur Laserbearbeitung von Werkstücken angeordnet. Die Schutzkabine 2 besitzt eine Zugangsöffnung 3, die mittels einer Tür 4 verschlossen werden kann. In den 1 und 2 gibt die Tür 4 die Zugangsöffnung 3 der Schutzkabine 2 frei.
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An der Schutzkabine 2 entlang kann eine Tragstruktur 5 in Richtung eines Doppelpfeils 6 bewegt werden. Dabei ist das in den Abbildungen obere Ende der Tragstruktur 5 an einer horizontalen Führungsschiene 7 geführt, die an einer vorderen Wand 8 der Schutzkabine 2 montiert ist. An der Tragstruktur 5 ist eine Bedieneinheit 9 angebracht, die über eine in 1 gestrichelt angedeutete Anschlussleitung 10 an die Anlagensteuerung im Innern der Schutzkabine 2 angeschlossen ist.
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Die Tragstruktur 5 ist in dem dargestellten Beispielsfall winkelförmig und umfasst einen vertikalen Winkelschenkel, der einen vertikalen Träger 11 ausbildet sowie einen als horizontaler Träger vorgesehenen horizontalen Winkelschenkel 12, an welchem die Bedieneinheit 9 angebracht ist. Der vertikale Träger 11 ist um eine in den 1 und 2 strichpunktierte vertikale Drehachse 13 drehbar an der Schutzkabine 2, im Einzelnen an der Führungsschiene 7, aufgehängt. Um die vertikale Drehachse 13 kann die über die Tragstruktur 5 und die Führungsschiene 7 an der Schutzkabine 2 aufgehängte Bedieneinheit 9 in Richtung eines Doppelpfeils 14 geschwenkt werden. Insbesondere aus Gründen der Ergonomie kann die Bedieneinheit 9 zusätzlich in vertikaler Richtung verstellbar sein Aufgrund ihrer Schwenkbeweglichkeit lässt sich die Bedieneinheit 9 zum Beispiel in Schwenkstellungen überführen, in denen sie in den 1 und 2 und dabei insbesondere in den unteren Teildarstellungen der 1 und 2 gezeigt ist.
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In 1 ist die Tragstruktur 5 mit der Bedieneinheit 9 an der Schutzkabine 2 in eine zugangsferne Position abseits der Zugangsöffnung 3 der Schutzkabine 2 bewegt. Die Bedieneinheit 9 ist um die vertikale Drehachse 13 in eine Stellung geschwenkt, in der sie gegenüber der vorderen Wand 8 der Schutzkabine 2 nach vorne vorsteht und für einen Bediener gut zugänglich ist. In dieser Schwenkstellung wird die Bedieneinheit 9 insbesondere dazu genutzt, eine im Innern der Schutzkabine 2 bei geschlossener Tür 4 ablaufende Bearbeitungsoperation zu überwachen und erforderlichenfalls zu steuern.
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In 2 befindet sich die Tragstruktur 5 in einer zugangsnahen Position vor der Zugangsöffnung 3 der Schutzkabine 2. Die Bedieneinheit 9 ist um die vertikale Drehachse 13 durch die Zugangsöffnung 3 in das Innere der Schutzkabine 2 geschwenkt. Aufgrund ihrer Position bietet die Bedieneinheit 9 einem Bediener insbesondere die Möglichkeit, in unmittelbarer Nähe des im Innern der Schutzkabine 2 angeordneten Industrieroboters Einstellungen an diesem vorzunehmen und den Industrieroboter für eine bevorstehende Bearbeitungsoperation einzurichten.
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Wie insbesondere aus der unteren Teildarstellung von 2 hervorgeht, ist es bei der dort dargestellten Anordnung der Bedieneinheit 9 nicht möglich, die Tür 4 der Schutzkabine 2 zu schließen. Da der Industrieroboter im Innern der Schutzkabine 2 aber nur bei geschlossener Tür 4 in Betrieb genommen werden kann, ist aufgrund der Schwenkstellung der Bedieneinheit 9 in 2 eine versehentliche Inbetriebnahme des Industrieroboters ausgeschlossen. Vor Inbetriebnahme des Industrieroboters ist zunächst die Bedieneinheit 9 aus dem Innern der Schutzkabine 2 herauszuschwenken. Durch eine Bearbeitungsoperation bedingte Schäden und/oder Verschmutzungen der Bedieneinheit 9 werden dadurch sicher vermieden.
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Gemäß 3 ist an der Bedieneinheit 9 und über diese an der Tragstruktur 5 ein Handbediengerät 15 als zusätzliche Bedieneinheit aufgehängt. Bei dem Handbediengerät 15 handelt es sich in dem dargestellten Beispielsfall um ein sogenanntes Teachpanel.
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An die Bedieneinheit 9 und die Tragstruktur 5 ist das Handbediengerät 15 mittels eines von einer Anschlussleitung des Handbediengerätes 15 gebildeten flexiblen Verbindungsmittels 18 angebunden. Das flexible Verbindungsmittel 18 weist eine Funktionslänge 19 sowie eine Reservelänge 20 auf. Letztere ist in 3 durch ein Gehäuse 21 verdeckt, in dessen Innern die Reservelänge 20 auf eine Rolle aufgewickelt ist.
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Die Funktionslänge 19 des flexiblen Verbindungsmittels 18 ist derart bemessen, dass das von der Bedieneinheit 9 getrennte Handbediengerät 15 zwangsläufig außerhalb der Schutzkabine 2 angeordnet ist, wenn sich die Bedieneinheit 9 außerhalb der Schutzkabine 2 befindet. Außerdem ist die Funktionslänge 19 des flexiblen Verbindungsmittels 18 auf den Bodenabstand der Bedieneinheit 9 abgestimmt. Baumelt das Handbediengerät 15 von der Bedieneinheit 9, so berührt das Handbediengerät 15 nicht den Boden. Infolgedessen verhindert die Funktionslänge 9, dass das versehentlich von der Bedieneinheit 9 gelöste Handbediengerät 15 auf den Boden aufschlägt und beschädigt wird.
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Damit das Handbediengerät 15 auch in einer über die Funktionslänge 19 hinausgehenden Entfernung von der Bedieneinheit 9 genutzt werden kann, ist die im Innern des Gehäuses 21 untergebrachte Reservelänge 20 vorgesehen. Gegen die Wirkung einer Rückstellkraft kann die Reservelänge 20 von der gleichfalls im Innern des Gehäuses 21 angeordneten Rolle abgewickelt und dadurch das flexible Verbindungsmittel 18 über die Funktionslänge 19 hinaus verlängert werden. Aufgrund der wirksamen Rückstellkraft verkürzt sich das verlängerte flexible Verbindungsmittel 18 selbsttätig auf die Funktionslänge 19, sobald es von dem Bediener hierfür freigegeben wird.
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Zur lösbaren Lagerung des Handbediengeräts 15 dient eine hakenartige Aufhängevorrichtung 16 an der Bedieneinheit 9, in welche das Handbediengerät 15 mit einer Öse 17 eingehängt ist. Mittels einer nicht dargestellten Detektionsvorrichtung wird durch RFID überwacht, ob das Handbediengerät 15 an der Bedieneinheit 9 und über diese an der Tragstruktur 5 aufgehängt ist. Hierdurch wäre es alternativ auch möglich ein kabelloses Handbediengerät 15 zu verwenden.
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Bei Nutzung einer automatisierten Tür mit einer Lichtschranke kann die oben genannte Detektionsvorrichtung auch entfallen, da bei versehentlichem Vergessen des Handbediengerätes 15 im Inneren der Schutzkabine 2 die Anwesenheit des flexiblen Verbindungsmittels 18 in der Zugangsöffnung 3 durch die Lichtschranke festgestellt, und ein Schließvorgang der Tür 4 verhindert würde.
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Die in 4 dargestellte Laserbearbeitungszelle 1 unterscheidet sich von der Anordnung gemäß den 1 und 2 durch die Ausgestaltung der Tragstruktur 5. Als Tragstruktur 5 ist ausweislich 4 ein horizontaler Gelenkarm 22 mit einander benachbarten Armsegmenten 23, 24 vorgesehen. Das einhausungsseitige Armsegment 23 ist unter Ausbildung vertikaler Schwenkachsen mit einem Ende an die Einhausung 2 und mit dem anderen Ende an das einhausungsferne Armsegment 24 angelenkt. Das einhausungsferne Armsegment 24 ist einerseits an dem einhausungsseitigen Armsegment 23 und andererseits an der Bedieneinheit 9 um eine vertikale Schwenkachse schwenkbar gelagert. Aufgrund der Schwenkbeweglichkeit der Armsegmente 23, 24 relativ zu der Einhausung 2, relativ zu der Bedieneinheit 9 und relativ zueinander lässt sich die Bedieneinheit 9 durch die Zugangsöffnung 3 der Laserbearbeitungszelle 1 wahlweise in Positionen innerhalb der Einhausung 2 oder außerhalb der Einhausung 2 bewegen. In entsprechenden Positionen ist die Bedieneinheit 9 in 4 unterhalb der perspektivischen Ansicht der Laserbearbeitungszelle 1 gezeigt.
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Für den Fachmann leicht nachvollziehbar ist zur Erhöhung der Ergonomie und Bedienfreiheit selbstverständlich auch eine Kombination der oben genannten Ausführungen, d. h. eine mit einem vertikalen Träger bewegliche Tragstruktur mit mehreren gelenkig verbundenen Armsegmenten, denkbar.
