WO2020239935A1 - Modulares automatisierungssystem und verfahren zu dessen betreiben - Google Patents

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WO2020239935A1
WO2020239935A1 PCT/EP2020/064885 EP2020064885W WO2020239935A1 WO 2020239935 A1 WO2020239935 A1 WO 2020239935A1 EP 2020064885 W EP2020064885 W EP 2020064885W WO 2020239935 A1 WO2020239935 A1 WO 2020239935A1
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WO
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module
automation system
transport
modules
workpiece
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PCT/EP2020/064885
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Henry Frintrop
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Technische Gebäudeausrüstung Meiningen Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4189—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the transport system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q37/00—Metal-working machines, or constructional combinations thereof, built-up from units designed so that at least some of the units can form parts of different machines or combinations; Units therefor in so far as the feature of interchangeability is important
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/04—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/16—Loading work on to conveyors; Arranging work on conveyors, e.g. varying spacing between individual workpieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G37/00—Combinations of mechanical conveyors of the same kind, or of different kinds, of interest apart from their application in particular machines or use in particular manufacturing processes
    • B65G37/02—Flow-sheets for conveyor combinations in warehouses, magazines or workshops
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a modular automation system for
  • Transporting and handling workpieces in particular for loading a machine tool.
  • Workpieces to be machined are often provided in a specific manner.
  • One possibility is that the workpieces are precisely placed in boxes.
  • the workpieces are provided as bulk goods in boxes.
  • a suitable conveyor system is then designed with which the workpieces can be transported automatically from an input station to the machine tool. In a last station in front of the machine tool, the workpieces can then, depending on the type of provision, be removed and fed to the machine tool either individually or in batches. Processed workpieces are then often transported away in a different way, for example also as bulk goods or on blisters, etc.
  • Transporting and handling workpieces in particular for loading a machine tool, with the features of claim 1.
  • Automation system of the type according to the invention with the steps of assembling and building modules of the modular automation system on an order-related basis and then introducing workpiece trays that are filled with workpieces to be processed into the assembled automation system via the input module, and then processing the order automatically.
  • the modular automation system is therefore suitable for loading machines, in particular machine tools. However, depending on the compilation of the modules, it can also be suitable for feeding and discharging parts. It is also conceivable to use the automation system for separating small parts and / or for blistering small parts.
  • the modules are coupled to one another for assembly, namely
  • a control module is preferably equipped with a control device and an operating unit, the control device preferably automatically recognizing a modular automation system. In other words, the control device recognizes which modules are connected in which order.
  • the modular automation system generally works with workpiece trays in which workpieces can be received, in a wide variety of ways.
  • the modular automation system is then preferably also put together under the premise of how the workpiece tubs should flow.
  • the workpiece tray with the machined workpieces can then be returned via a suitable path, and a next workpiece tray can then be led to the output module.
  • the input module and the output module can technically largely or
  • the input module and the output module can be completely identical.
  • the input module and the output module can be formed by a single module.
  • the input / output module can have a lifting device which can transfer a workpiece tray via the feed opening into one of the transport levels.
  • the output module it is possible on the side of the output module to remove individual workpieces from a workpiece tray via the access opening and - after processing - possibly also put it back into this workpiece tray (or another workpiece tray).
  • the workpiece trays in the area of the output module can then again be guided via a lifting device to another transport level, where they can then be transported away.
  • Workpiece trays can also be removed via an input module, for example in another transport level.
  • workpieces can both be removed and, for example, introduced via an output module.
  • the transport openings preferably allow a transport of
  • two superposed planes for respective workpiece trays are arranged in each module.
  • workpiece trays can be transferred from one level to the other, preferably in the input module and / or in the output module. In the case of other modules, it is preferred if the workpiece trays cannot be moved between the levels, but can be transported in the same direction or in the opposite direction to one another in the two levels.
  • the modules are via a
  • the coupling device can in particular be implemented so that the transport openings of two coupled modules are opposite one another, so that transport trays can be passed through here, preferably both in the one and in the second level below.
  • the mechanical coupling device is preferably designed in the manner of a zero point clamping system in order to be able to compensate for uneven floors, for example. This makes it possible to use the modular automation system in factories that are not completely flat.
  • the modules are via a
  • electrical coupling device and / or can be coupled to one another via a signal coupling device and / or via a pneumatic coupling device.
  • the modules can be connected to one another with electricity
  • Signals can be exchanged between the modules via the signal coupling device, in particular information about the type and type of the respective modules and about the respective status.
  • the modules coupled to one another can consequently communicate to a central control device via the signal coupling devices how they are connected to one another.
  • a control device of a central control module that is connected to one or more modules of a compiled automation system can automatically recognize how the modules are connected to one another, so that on an operating unit, for example, an image of the module configuration can be displayed.
  • the modules preferably each have at least one memory chip such as an RFID chip in which, for example, a type, version number, etc. of the module are stored, the information about this being queried by a reader can.
  • each module preferably has a corresponding reading device. The information about the module is preferably looped through the modules via the signal coupling device.
  • Any actuators in the modules for example a lifting device and / or a conveying device, can be actuated via the pneumatic coupling device, if one is present.
  • conveying devices and / or lifting devices can also be actuated by an electric motor.
  • the electrical coupling device the signal coupling device and the pneumatic
  • Coupling devices are preferably integrated into a plug-in module system.
  • each module preferably has a plug that can be plugged into a socket of an adjacent module in order to achieve an electrical, signal and / or pneumatic coupling. Furthermore, each module accordingly has a plug-in module socket into which a plug-in module or plug of a neighboring module can be inserted.
  • a plug of the plug-in module system is preferably with a short coupling line
  • a robot module has a mounting plate for mounting a robot, a central control device and an operating unit accessible from the outside.
  • control device and the operating unit can also be at another central
  • Control module be provided.
  • connection to a robot module enables a simple way that a
  • Control device of the modular automation system and a control device of the robot can be coordinated.
  • the operating unit can be, for example, an operating unit of the robot.
  • the feed module is used as a transport module
  • first conveyor device for conveying workpiece trays from the first transport opening to the second transport opening
  • second conveyor device for conveying workpiece trays from the second transport opening to the first transport opening
  • the feed module is as
  • Formed storage module which has a plurality of at least three vertically one above the other places for workpiece trays.
  • the modular automation system can, for example, one or more
  • feed modules in the form of transport modules and / or one or more feed modules in the form of storage modules Have feed modules in the form of transport modules and / or one or more feed modules in the form of storage modules.
  • the transport module is preferably designed so that there are two in the transport direction
  • the transport module therefore also serves as a buffer module.
  • the supply module designed as a storage module can be a buffer module which receives a plurality of workpiece trays with either workpieces still to be processed or with workpieces that have already been processed.
  • a modular automation system can also contain a memory module for processed workpieces and a memory module for unprocessed workpieces.
  • the feed modules as buffer modules, it is possible to load the modular automation system completely with workpiece trays that contain unprocessed workpieces, for example during normal office working hours. Then, overnight, the workpiece machine and the modular automation system can be put into operation in combination with one another in order to process the workpieces stored or buffered in the modular automation system one after the other using the machine tool (or to carry out another task, such as sorting, which can also be carried out without Machine tool), so that the next morning, piece trays with processed workpieces can be removed from the modular automation system.
  • the number of feed modules used for this purpose is a function of the for the respective
  • Order batch size to be set up i.e. a function of the number of workpieces to be processed within a batch (for example overnight).
  • Inlet module and the access openings of the output module on an upper side of the modules formed openings, wherein the transport openings of the modules are each arranged in the area of side walls of the modules.
  • the modules have a uniform
  • the transport openings are formed in the area of the broad sides.
  • the modules each have one
  • the workpiece tray is for
  • the workpiece tray is sized to accommodate all three options.
  • the width of the workpiece tray is preferably in a range from 30 cm to 120 cm.
  • a length of the workpiece tray is preferably in a range from 50 cm to 150 cm.
  • the input and / or output module has at least one sorting platform above its access opening on which workpieces removed from the workpiece tray can be placed, the position of the workpieces preferably by means of a cam aligned with the sorting platform ra can be verified.
  • Fig. 1 is a plan view of a modular automation system in an exemplary compilation
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the automation system of FIG. 1;
  • 3 is a schematic perspective view of a lifting module that can represent an input module or an output module;
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of a transport module
  • FIG. 5 shows a schematic perspective view of a workpiece tray with transport boxes contained therein;
  • FIG. 6 shows a schematic perspective view of a memory module
  • FIG. 7 shows a schematic perspective view of a separation module
  • FIG. 8 shows a schematic perspective view of a robot module
  • FIG. 9 shows a schematic perspective view of a modular automation system in a further exemplary configuration
  • FIG. 10 shows a schematic longitudinal sectional view through a workpiece tray with an insert for inserting workpieces
  • FIG. 11 shows a view, comparable to FIG. 10, of a workpiece tray with a
  • FIG. 12 shows an illustration, comparable to FIG. 10, of a further embodiment of a workpiece tray with blisters received therein for holding workpieces in the correct position.
  • the automation system 10 is in a processing environment
  • FIGS. 1 and 2 The modular automation system 10 is shown in FIGS. 1 and 2 in one
  • the machine tool 14 can be any machine tool, but can also be a workpiece sorting machine, etc.
  • the machine tool 14 has a spindle 16 with a chuck, not shown, into which a workpiece 18 is inserted.
  • the machine tool 14 contains a tool 20, for example a turning tool, by means of which the workpiece 18 can be machined.
  • the modular automation system 10 is designed to receive workpiece trays 24 with the workpieces contained therein, possibly to buffer them and finally to make them available to a processing location.
  • the automation system has an input module 26 which
  • the input module 26 can for example be designed as a lifting module.
  • the input module 26 has an access opening 28 on an upper side, via which a workpiece tray 24 can be inserted into the input module 26, specifically in an insertion direction 30.
  • the input module 26 like the others below, still assigns
  • Descriptive modules two levels E1, E2, in each of which a workpiece tray 24 can be arranged, as can be seen in FIG.
  • the planes E1, E2 are preferably also designed as transport planes and serve to transport workpiece trays 24 essentially in the horizontal direction within the automation system 10.
  • the input module 26 also has at least one transport opening 32,
  • the automation system 10 also includes an output module 34, which can be constructed identically to the input module 26, but may also contain only a single transport opening 32, which can be introduced into or from the output module 34 via the workpiece trays 24 are conveyed out.
  • the output module 34 also has an access opening 28 in one case
  • the workpieces 18 can in particular be transferred from the output module 34 to the machine tool 14.
  • workpieces can then be subsequently transferred to another
  • the output module 34 preferably has an unspecified lifting device, by means of which a workpiece tray 24 with processed workpieces 18 can be transferred from the upper level E1 to the lower level E2, from where the workpiece tray 24 then back to the input module 26 or to a other delivery location is transportable.
  • the automation system in the combination shown also has a
  • the robot module 38 has on its upper side a Montageeplat 42 on which a robot 42 is mounted.
  • the robot 42 is preferably designed as a multi-arm robot, preferably as a 6-axis robot, shown here with a first arm 44 and a second arm 46 for the sake of simplicity.
  • the robot module 38 is arranged adjacent to the output module 34, specifically preferably adjacent to a longitudinal side of the output module 34.
  • the robot 42 is designed to remove workpieces 18 from a workpiece tray 24, which is arranged in the output module 34, and to transfer them to the machine tool 14, and if necessary also to transfer them from the machine tool 14 back to a workpiece tray.
  • the automation system also optionally includes a feed module 50 in the form of a
  • the feed module 50 has a transport opening 32 on each of its broad sides.
  • the feed module 50 is for example between the input module 26 and the
  • Output module 34 arranged.
  • a first transport opening 32 of the transport module 50 is opposite a transport opening 32 of the input module 26 such that work trays 24 can be exchanged between them.
  • a second transport opening 32 of the transport module 50 lies opposite a transport opening 32 of the output module 34, so that transport trays can be exchanged between them.
  • the exchange can preferably take place in both levels E1 and E2.
  • the transport module 50 has a first conveyor device 52, the first level
  • E1 is assigned and is designed to transport workpiece trays 24 in a first conveying direction 53, that is to say in the present case from the input module 26 to the output module 34.
  • the transport module 50 has a second conveyor device 54, that of the second
  • Level E2 is assigned and which is designed to transport workpiece trays 24 in an opposite, second conveying direction 55, in the present case from the output module 34 to the input module 26.
  • the transport module 50 has a closed top 56, so that in this
  • the top 56 can be a removable sheet metal element for maintenance purposes.
  • the robot module 38 and the output module 34 are, however, preferably accommodated in a protective element (not shown in detail) in order to prevent a person from accidentally getting into the effective area of the robot 42.
  • Fig. 2 it is shown that workpiece trays 24, which have been moved in the area of the output module 34 from the plane E2 to the plane E1, can then be transferred in the second conveying direction 55 to the input module 26, where they, for example can be taken ent via the transport opening 32 facing away from the transport module 50, as shown in FIG. 2 at 58.
  • the workpiece trays 24 can of course also be removed upwards via a lifting device, for example via the access opening 28 of the input module 26.
  • modules of a modular automation system 10 are described, which can be combined and put together in any way to form different combinations of automation systems that are adapted to the respective tasks.
  • the modules described below generally correspond to the corresponding modules in FIGS. 1 and 2 with regard to their structure and mode of operation. The same elements are therefore identified by the same reference symbols. The main differences are explained below.
  • a lifting module is shown, the input module 26 or the output module
  • the lifting module of FIG. 3 has a longitudinal side 60 with a length L and a
  • the lifting module has a height H.
  • the length L is adapted to a length of a workpiece tray 24.
  • the height H is adapted to a length of a workpiece tray 24.
  • the width B is adapted to the width of a workpiece tray 24. It can be seen that a transport opening 32 is provided in the area of a broad side 62, preferably in the area of both broad sides.
  • the lifting module is movably mounted on rollers 64.
  • a mechanical coupling device 66 is located at least in the area of the broad side 62
  • the lifting module can be connected to other modules via the mechanical coupling device 66 in such a way that two transport openings 32 are opposite each other, via the transport trays 32 can be transferred in the horizontal direction from one module to the other, in both planes E1 and E2, as shown in FIG in Fig. 3 is indicated.
  • the plug-in module system 70 has a plug that has a
  • the flexible cable is connected in a length of preferably less than 1 m with a longitudinal side 60 of the lifting module.
  • the exit of the flexible cable is provided in the area of one longitudinal end of this longitudinal side 60.
  • the plug-in module system includes a plug-in module socket 72 into which a plug of an adjacent module can be inserted in order to implement the electrical, signal-wise and / or pneumatic coupling between modules.
  • the lifting module preferably has a lifting device 74 which is preferably pneumatically controlled and is designed to move workpiece troughs between planes E1 and E2.
  • the lifting device 74 is also able to lift a workpiece tray 24 upwards from the plane E1 via the access opening 28, in order in this way to provide a platform for the transfer of workpiece trays.
  • the lifting module can also have a transport device 75 which is designed to transfer workpiece trays in the plane E1 or in the plane E2 in the direction of the assigned transport opening 32.
  • a transport module 50 is shown in FIG.
  • the transport module 50 also has a longitudinal side in the region of one end
  • the storage module 50 has a length 2L which corresponds to the length of two workpiece trays 24.
  • the width B and the height H are identical to the lifting module of FIG. 3.
  • the transport module 50 has one at axially opposite ends
  • Transport opening 32 which is consequently formed in the area of the broad sides 62 thereof.
  • the transport module 50 has rollers and mechanical coupling devices 66 in the area of the axially opposite broad sides 62.
  • a workpiece tray 24 which has a length L w and a width
  • the width B w corresponds to the width B.
  • the height H w is less than half the height H.
  • the values of L w and B w are each slightly smaller than the values of L and B.
  • the workpiece tray 24 has a base, which is preferably closed, and four vertical upright side walls. The shape is generally cuboid.
  • the workpiece tray 24 is open at the top.
  • a plurality of, for example, three transport boxes 76 are inserted into the workpiece tray 24, in each of which workpieces can be received as bulk goods.
  • the workpieces can be identical workpieces, but can also be different workpieces.
  • Fig. 6 is a further embodiment of a feed module in the form of a
  • the memory module 80 has a substructure or base which, with regard to the
  • a spindle conveyor 82 with a plurality of spindles is provided in the storage module 18, by means of the workpiece trays 24 one above the other in the vertical direction in the manner of a buffer can be saved.
  • the spindle conveyor 82 is surrounded on all sides by a protective element 84.
  • the height of the attachment which can accommodate a total of six workpieces 18, for example, is marked in FIG. 6 with H '.
  • the value of H ' can be H two or three times, for example.
  • the memory module 80 has on the axially opposite broad sides 62 in each case
  • the memory module 80 furthermore contains a plug on a cable of a plug-in module system 70 and a plug-in module socket 72 at axially opposite ends in the region of the longitudinal side.
  • a lifting module of the type shown in Fig. 3 is shown in schematic form.
  • this can generally correspond to the lifting module of FIG. 3, and in the present case is designed as a separating module.
  • One or more sorting platforms 92 on which workpieces removed from workpiece boxes 76 can initially be placed unsorted, are arranged on the upper side thereof.
  • Each sorting platform 92 is assigned a camera 94, which is directed at the sorting platform 92 and is designed to recognize the position of workpieces arranged on the sorting platform 92.
  • the robot 42 can consequently on the sorting platform via the position recognition thus carried out
  • a robot module 38 is shown.
  • a substructure of the robot module corresponds with the dimensions B, H and (not shown) L to the lifting module of FIG. 3.
  • a top of this lower part is covered with a mounting plate 40 on which a
  • Robot 42 is mounted.
  • the robot 42 on the top of the substructure is surrounded by a protective element 84.
  • An operating unit 100 is arranged outside the protective element 84, via which the robot 42 and the modular automation system 10 can be operated, possibly programmed and possibly displayed.
  • At least one control device 102 for the modular automation system 10 is arranged, which is connected to the operating unit 100.
  • a supply station 104 is arranged, which can be connected to a plug of a plug-in module system 70 and can be supplied via the electrical energy and possibly signals from the control device 102 and possibly pneumatic pressure.
  • the mounting plate 40 can be equipped as an adapter plate for this purpose.
  • a control device 102 for the automation system 10 is arranged, but also a controller for the robot 42. These are ideally located in a rack-mount housing.
  • the protective element 84 or security element prevents access by people if no collaborative robots are used.
  • Programs that have already been stored are preferably in the control device 102
  • a visualization preferably shows the structure of the automation system in graphical representation on the operating unit 100.
  • the tapping positions (input modules / output modules etc.) are fixed via
  • control elements are preferably also provided, possibly a main switch, a start / stop switch, an emergency stop switch and a display for controlling and visualizing the entire system.
  • the robot module consequently contains the master control.
  • the modules each consist of a robust metal housing.
  • Lifting devices are preferably designed pneumatically.
  • Transport devices for transport in the horizon tal direction are preferably designed as electric conveyor belts.
  • Control elements and limit switches are preferably integrated into the respective lifting modules. Likewise, for example, request switches for workpiece trays to be inserted or removed can be formed in the input module.
  • the feed modules 50, 80 also serve as buffer modules.
  • feed modules 50, 80 can be used, for example to store empty workpiece trays or to accommodate full workpiece trays. This can significantly extend the autonomous runtime of the automation system.
  • the workpiece tray 24 is preferably equipped with an RF idea chip to
  • workpiece trays may be transferred to handcarts or driverless transport systems for transport to other stations or to storage systems.
  • a separating module 90 is adjacent to a robot module 10 as a control center
  • the modules 38, 90 are arranged adjacent to one another on the longitudinal sides.
  • the separation module 90 is coupled on its broad side (not shown in FIG. 9) to a transport module 50.
  • the transport module 50 is coupled to a storage module 80 on the opposite axial side.
  • the memory module 80 is coupled to a first input module 26 on its axially opposite side.
  • the separation module 90 is on one of the transport module 50 axially
  • a further transport module 50 ' is arranged, the longitudinal axis of which is perpendicular to the first transport module 50.
  • a further input module 26' is arranged at an end of the further transport module axially opposite the output module 34 50 '.
  • Workpiece trays 24 are introduced into the first input module 26, as shown in FIG. 9 at 30. Such workpiece trays with unprocessed workpieces are then stored in the storage module 80 and in the transport module 50. The workpieces are separated in the separation module 90 and then transferred to further workpiece trays that are provided in the output module 34. As is shown at 30 ', empty workpiece trays 24 can be introduced via the further input module 26 ′ and guided to the output module 34.
  • the filled workpiece trays are then conveyed from the output module 34 via the further transport module 50 'to the further input module 26', where they can be removed at 58 '.
  • unprocessed workpieces or workpieces are filled in the form of bulk material, as shown at 30, as soon as the workpiece trays in the area of the separation module 90 have been emptied, the emptied system trays in the area of the separation module 90 led down to the lower level and then returned through the transport module 50 and the storage module 80 to the input module 26, where they can be disposed of or further processed at 58.
  • a workpiece tray 24 is shown with several transport boxes 76 in which
  • Workpieces 18 can be filled in the form of bulk material.
  • a workpiece tray 24 is shown in which several blisters 112 are arranged one above the other.
  • cups for receiving respective workpieces 18 are formed, so that the workpieces 18 can be provided in a predefined position with respect to the workpiece tray 24.

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Abstract

Automatisierungssystem (10) zum Transportieren und Handhaben von Werkstücken (18), insbesondere zur Beschickung einer Werkzeugmaschine (14), mit einem Eingangsmodul (26), das eine Zugangsöffnung (28) aufweist, über die eine Werkstückwanne (24) in das Modul (26) einführbar ist, und das eine Transportöffnung (32) aufweist, über die eine in das Eingangsmodul (26) eingeführte Werkstückwanne (24) zu einem an das Eingangsmodul (26) angekoppelten weiteren Modul überführt werden kann, mit einem Zuführmodul (50; 80), das eine erste Transportöffnung (32) aufweist, über die eine von einem an das Zuführmodul (50; 80) angekoppelten Modul zu überführende Werkstückwanne (24) in das Zuführmodul (50; 80) einführbar ist, und das eine zweite Transportöffnung (32) aufweist, über die eine eingeführte Werkstückwanne (50; 80) an ein weiteres an das Zuführmodul (50; 80) angekoppeltes Modul überführbar ist, und mit einem Ausgangsmodul (34), das eine Transportöffnung (32) aufweist, über die eine von einem an das Ausgangsmodul (34) angekoppelten Modul überführte Werkstückwanne (24) in das Ausgangsmodul (34) einführbar ist, und das eine Zugangsöffnung (28) aufweist, über die auf Werkstücke (18) zugegriffen werden kann, die sich in der in das Ausgangsmodul (34) eingeführten Werkstückwanne (24) befinden, dabei sind die Module miteinander koppelbar, derart, dass die Transportöffnungen (32) von zwei gekoppelten Modulen einander gegenüberliegen.

Description

Modulares Automatisierungssystem und Verfahren zu dessen Betreiben
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares Automatisierungssystem zum
Transportieren und Handhaben von Werkstücken, insbesondere zur Beschickung einer Werkzeugmaschine.
[0002] Zur automatisierten Beschickung von Werkzeugmaschinen ist es bekannt,
Automatisierungsanlagen in der Abhängigkeit von dem durchzuführenden Auftrag zu projektieren und bedarfsweise aufzubauen. Hierbei werden zu bearbeitenden Werkstücke häufig in jeweils einer bestimmten Art und Weise bereitgestellt. Eine Möglichkeit besteht darin, dass die Werkstücke lagegenau in Kisten eingelegt werden. In einer anderen Variante werden die Werkstücke als Schüttgut in Kisten bereitgestellt. Schließlich ist es auch bekannt, Werkstücke auf Blistern lagegenau bereitzustellen. [0003] In Abhängigkeit von der Art der Bereitstellung wird dann eine geeignete Fördertechnik konstruiert, mit der sich die Werkstücke automatisiert von einer Eingabestation zu der Werkzeugmaschine transportieren lassen. In einer letzten Station vor der Werkzeugma schine können die Werkstücke dann, je nach der Art der Bereitstellung, entnommen und jeweils einzeln oder in Chargen der Werkzeugmaschine zugeführt werden. Bearbeitete Werkstücke werden anschließend häufig auf einem anderen Weg abtransportiert, bei spielsweise ebenfalls als Schüttgut oder auf Blistern etc.
[0004] Zwar können Konstrukteure, die sich mit der Projektierung derartiger Automatisierungsan lagen befassen, häufig auf gewisse Grunddaten zurückgreifen. Nichtsdestotrotz wird jedoch für jede Automatisierungsaufgabe eine eigene Anlage projektiert. Dies mag für den Einzelfall sehr effizient sein. Allerdings lohnen sich derartige Automatisierungsanlage nur dann, wenn relativ hohe Stückzahlen mittels der Werkzeugmaschine hergestellt werden sollen, also beispielsweise für die Herstellung von Einzelteilen für Großserienprodukte, wie beispielsweise Fahrzeuge, Produkte der weißen Ware, etc.
[0005] Bei kleineren Chargen lohnen sich derartige automatisierte Anlagen in der Regel nicht.
Daher erfolgt in solchen Fällen häufig eine manuelle Beschickung der Werkzeugmaschi ne, was relativ zeitaufwendig ist. Ferner ist dies nachteilig, da die Werkzeugmaschine in der Regel nur während der herkömmlichen Arbeitszeiten für die verantwortlichen Mitarbei ter betrieben werden kann.
[0006] Außerhalb dieser Arbeitszeiten muss die Werkzeugmaschine dann in der Regel still
stehen, was die Investition in eine teure und universelle Werkzeugmaschine häufig schwierig macht.
[0007] Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein modulares
Automatisierungssystem zum Transportieren und Handhaben von Werkstücken sowie ein Verfahren zum Betreiben eines modularen Automatisierungssystems bereitzustellen, wobei das Automatisierungssystem insbesondere variabel, modular, kostengünstig, selbst konfigurierbar und/oder ausbaufähig sein soll. [0008] Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein modulares Automatisierungssystem zum
Transportieren und Handhaben von Werkstücken, insbesondere zur Beschickung einer Werkzeugmaschine, mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
[0009] Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines modularen
Automatisierungssystems der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, Module des modularen Automatisierungssystems auftragsbezogen zusammenzustellen und aufzu bauen und anschließend Werkstückwannen, die mit zu bearbeitenden Werkstücken gefüllt sind, über das Eingangsmodul in das zusammengestellte Automatisierungssystem einzuführen, und anschließend den Auftrag automatisiert abzuarbeiten.
[0010] Das modulare Automatisierungssystem eignet sich folglich zum Beladen von Maschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen. Es kann sich jedoch auch, je nach Zusammenstel lung der Module, zum Zuführen und Abführen von Teilen eignen. Auch ist es denkbar, das Automatisierungssystem zum Vereinzeln von Kleinteilen zu nutzen und/oder zum Blistern von Kleinteilen.
[0011] Ferner ist es insbesondere über das Zuführmodul möglich, eine skalierbare Pufferung zu realisieren.
[0012] Die Module werden zum Zusammenstellen miteinander gekoppelt, und zwar
vorzugsweise auf mechanische und elektrische Art und Weise. Vorzugsweise ist ein Leitmodul mit einer Steuereinrichtung und einer Bedieneinheit ausgestattet, wobei die Steuereinrichtung vorzugsweise automatisch ein modular zusammengestelltes Automati sierungssystem erkennt. Mit anderen Worten erkennt die Steuereinrichtung, welche Module in welcher Reihenfolge angeschlossen sind.
[0013] Dies vereinfacht die anschließende Programmierung, die im Wesentlichen in Abhängigkeit davon erfolgt, wie die Werkstücke bereitgestellt werden und wie die Werkstücke zu entnehmen sind. [0014] Das modulare Automatisierungssystem arbeitet generell mit Werkstückwannen, in denen Werkstücke aufgenommen werden können, und zwar auf unterschiedlichste Art und Weise. Die Zusammenstellung des modularen Automatisierungssystems erfolgt dann vorzugsweise auch unter der Prämisse, wie der Fluss der Werkstückwannen erfolgen soll. In einer Variante ist es möglich, Werkstückwannen zu einem Ausgangsmodul zu führen, bei dem Werkstücke einzeln entnommen werden und nach Bearbeitung wieder in die gleiche Werkstückwanne zurückgesetzt werden. Anschließend ist die Werkstückwanne mit den bearbeiteten Werkstücken dann über einen geeigneten Weg zurückzuführen, und eine nächste Werkstückwanne kann dann hin zu dem Ausgangsmodul geführt werden.
[0015] Alternativ ist es auch denkbar, unbearbeitete Werkstücke in Werkstückwannen an einem
Ausgangsmodul bereitzustellen. Die bearbeiteten Werkstücke werden dann bei dieser Alternative in einer anderen Werkstückwanne abgelegt. In diesem Fall ist sowohl für einen Abtransport der leeren Werkstückwannen zu sorgen, in denen zuvor unbearbeitete Werkstücke lagen, als auch für einen Hintransport von leeren Werkstückwannen hin zu dem Ort, an dem die bearbeiteten Werkstücke in eine Werkstückwanne abgelegt werden sollen.
[0016] Das Eingangsmodul und das Ausgangsmodul können technisch weitgehend oder
vollständig identisch ausgebildet sein. Das Eingangsmodul und das Ausgangsmodul können in einer Ausführungsform durch ein einzelnes Modul gebildet sein.
[0017] Das Grundkonzept besteht darin, dass es in den Modulen generell eine oder mehrere
Transportebenen gibt, so dass Werkstückwannen über die Transportöffnungen von einem Modul zum nächsten überführt werden können. Ferner sind bei dem Eingangsmodul und bei dem Ausgangsmodul jeweils eine Zugangsöffnung vorgesehen. In einer Variante ist es möglich, über diese Zugangsöffnung ganze Werkstückwannen einzusetzen. Zu diesem Zweck kann das Eingangs-/Ausgangsmodul eine Hubeinrichtung aufweisen, die eine Werkstückwanne über die Zuführöffnung in eine der Transportebenen überführen kann. [0018] Andererseits ist es auch denkbar, Werkstückwannen stirnseitig über eine frei zugängliche Transportöffnung einzuschieben und dann einzelne, zu bearbeitende Werkstücke über die Zugangsöffnung in eine darunterliegende leere Werkstückwanne einzusetzen.
[0019] Andererseits ist es auf der Seite des Ausgangsmoduls möglich, einzelne Werkstücke aus einer Werkstückwanne über die Zugangsöffnung zu entnehmen und - nach Bearbeitung - ggf. auch wieder in diese Werkstückwanne (oder eine andere Werkstückwanne) hineinzu setzen. Hierbei können die Werkstückwannen dann im Bereich des Ausgangsmoduls vorzugsweise wiederum über eine Hubvorrichtung in eine andere Transportebene über führt werden, wo sie dann abtransportiert werden können.
[0020] Die Bezeichnung Eingangsmodul und Ausgangsmodul ist daher vorliegend nicht
einschränkend zu verstehen. Über ein Eingangsmodul können auch Werkstückwannen, beispielsweise in einer anderen Transportebene, herausgenommen werden. Über ein Ausgangsmodul können andererseits Werkstücke sowohl entnommen als auch beispiels weise eingeführt werden.
[0021] Die Transportöffnungen ermöglichen vorzugsweise einen Transport von
Werkstückwannen in zwei übereinanderliegenden Transportebenen, derart, dass die Höhe der Transportöffnungen vorzugsweise wenigstens doppelt so hoch ist wie die Höhe einer Werkstückwanne.
[0022] Die Aufgabe wird vollkommen gelöst.
[0023] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind in jedem Modul zwei übereinanderlie gende Ebenen für jeweilige Werkstückwannen angeordnet.
[0024] In manchen Modulen können Werkstückwannen von einer Ebene in die andere überführt werden, vorzugsweise in dem Eingangsmodul und/oder in dem Ausgangsmodul. [0025] Bei anderen Modulen ist es bevorzugt, wenn die Werkstückwannen nicht zwischen den Ebenen versetzt werden können, jedoch in den zwei Ebenen gleichläufig oder in entge gengesetzter Richtung zueinander transportiert werden können.
[0026] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Module über eine
mechanische Koppeleinrichtung miteinander koppelbar.
[0027] Die Koppeleinrichtung kann insbesondere so realisiert sein, dass die Transportöffnungen von zwei gekoppelten Modulen einander gegenüberliegen, so dass Transportwannen hier hindurchgeführt werden können, und zwar vorzugsweise sowohl in der einen wie auch in der zweiten darunterliegenden Ebene.
[0028] Die mechanische Koppeleinrichtung ist vorzugsweise nach der Art eines Nullpunkt- Spannsystems ausgeführt, um beispielsweise Bodenunebenheiten ausgleichen zu können. Hierdurch ist es möglich, das modulare Automatisierungssystem auch in Werk hallen benutzen zu können, die nicht vollkommen eben sind.
[0029] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Module über eine
elektrische Koppeleinrichtung und/oder über eine Signalkoppeleinrichtung und/oder über eine pneumatische Koppeleinrichtung miteinander koppelbar.
[0030] Über die elektrische Koppeleinrichtung können die Module untereinander mit Strom
versorgt werden, insbesondere mit Netzstrom (z.B. 220 V). Über die Signalkoppeleinrich tung können Signale zwischen den Modulen ausgetauscht werden, insbesondere Informa tionen über Art und Typ der jeweiligen Module sowie über den jeweiligen Zustand.
[0031] Die miteinander gekoppelten Module können folglich über die Signalkoppeleinrichtungen einer zentralen Steuereinrichtung mitteilen, wie sie miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten kann eine Steuereinrichtung eines zentralen Leitmoduls, das an eines oder mehrere Module eines zusammengestellten Automatisierungssystems angeschlos sen ist, automatisch erkennen, wie die Module untereinander verbunden sind, so dass auf einer Bedieneinheit beispielsweise ein Abbild der Modulkonfiguration dargestellt werden kann.
[0032] Es versteht sich, dass die Module zu diesem Zweck vorzugsweise jeweils zumindest einen Speicherchip wie einen RFID-Chip aufweisen, in dem beispielsweise ein Typ, eine Versionsnummer, etc. des Moduls abgespeichert sind, wobei die Information hierüber von einem Lesegerät abgefragt werden kann. Jedes Modul weist vorzugsweise zu diesem Zweck ein entsprechendes Lesegerät auf. Die Information über das Modul wird vorzugs weise über die Signalkoppeleinrichtung durch die Module hindurchgeschleift.
[0033] Über die pneumatische Koppeleinrichtung, sofern eine derartige vorhanden ist, kann eine etwaige Aktuatorik in den Modulen betätigt werden, beispielsweise eine Hubeinrichtung und/oder eine Fördereinrichtung.
[0034] Alternativ hierzu können Fördereinrichtungen und/oder Hubeinrichtungen jedoch auch elektromotorisch betätigt sein.
[0035] Die elektrische Koppeleinrichtung, die Signalkoppeleinrichtung und die pneumatische
Koppeleinrichtung sind vorzugsweise in ein Steckmodulsystem integriert.
[0036] Hierbei weist vorzugsweise jedes Modul einen Stecker auf, der in eine Buchse eines benachbarten Moduls eingesteckt werden kann, um eine elektrische, eine signalmäßige und/oder eine pneumatische Kopplung zu erzielen. Ferner weist jedes Modul entspre chend eine Steckmodulbuchse auf, in die ein Steckmodul bzw. Stecker eines benachbar ten Moduls einsteckbar ist.
[0037] Auf diese Weise ist es vergleichsweise einfach möglich, die Module untereinander zu koppeln und beispielsweise elektrische Leistung oder pneumatische Leistung von einem Ende des zusammengestellten Automatisierungssystems zu einem anderen Ende zu überführen. [0038] Ferner können über eine derartige Steckkopplung auch Signale wie Bussignale
übertragen werden.
[0039] Ein Stecker des Steckmodulsystems ist vorzugsweise mit einer kurzen Koppelleitung
verbunden, die aus dem Gehäuse des jeweiligen Moduls austritt und eine Länge von vorzugsweise 10 cm bis 100 cm hat. Hierdurch ist es möglich, benachbarte Module auf einfache Weise anzukoppeln.
[0040] Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform weist ein Robotermodul eine Montageplatte zur Montage eines Roboters, eine zentrale Steuereinrichtung und eine von außen zugängliche Bedieneinheit auf.
[0041] Die Steuereinrichtung und die Bedieneinheit können auch an einem anderen zentralen
Leitmodul vorgesehen sein.
[0042] Die Anbindung an ein Robotermodul ermöglicht jedoch auf einfache Weise, dass eine
Steuereinrichtung des modularen Automatisierungssystems und eine Steuereinrichtung des Roboters aufeinander abgestimmt werden können.
[0043] Die Bedieneinheit kann beispielsweise eine Bedieneinheit des Roboters sein. Für
unterschiedliche Roboter können ggf. unterschiedliche Robotermodule hergestellt werden.
[0044] Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn das Zuführmodul als Transportmodul
ausgebildet ist, das eine erste Fördereinrichtung zur Förderung von Werkstückwannen von der ersten Transportöffnung zu der zweiten Transportöffnung aufweist, und das eine zweite Fördereinrichtung zur Förderung von Werkstückwannen von der zweiten Trans portöffnung zu der ersten Transportöffnung aufweist, wobei die erste und die zweite Fördereinrichtung übereinander angeordnet sind.
[0045] Hierdurch ist es möglich, in der einen Transportebene Werkstückwannen in eine Richtung zu transportieren, beispielsweise von einem Eingangsmodul hin zu einem Ausgangsmo- dul. In der zweiten Ebene ist es möglich, Werkstückwannen in die entgegengesetzte
Richtung zu transportieren.
[0046] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Zuführmodul als
Speichermodul ausgebildet, das eine Mehrzahl von wenigstens drei vertikal übereinander liegenden Plätzen für Werkstückwannen aufweist.
[0047] Das modulare Automatisierungssystem kann dabei beispielsweise eines oder mehrere
Zuführmodule in Form von Transportmodulen aufweisen und/oder eines oder mehrere Zuführmodule in Form von Speichermodulen.
[0048] Das Transportmodul ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es in Transportrichtung zwei
Werkstückwannen nebeneinander aufnehmen kann, also in der oberen Ebene zwei Werkstückwannen und in der unteren Ebene zwei Werkstückwannen. Daher dient das Transportmodul auch als Puffermodul.
[0049] In gleicher weise kann das als Speichermodul ausgebildete Zuführmodul ein Puffermodul sein, das eine Mehrzahl von Werkstückwannen mit entweder noch zu bearbeitenden Werkstücken oder aber mit bereits bearbeiteten Werkstücken aufnimmt. Beispielsweise kann ein modulares Automatisierungssystem auch ein Speichermodul für bearbeitete Werkstücke und ein Speichermodul für unbearbeitete Werkstücke beinhalten.
[0050] Durch die Möglichkeit, die Zuführmodule auch als Puffermodule zu verwenden, ist es möglich, das modulare Automatisierungssystem beispielsweise zu büroüblichen Arbeits zeiten vollständig mit Werkstückwannen zu beschicken, die unbearbeitete Werkstücke beinhalten. Anschließend können, über Nacht die Werkstückmaschine und das modulare Automatisierungssystem kombiniert miteinander in Betrieb versetzt werden, um die in dem modularen Automatisierungssystem gespeicherten bzw. gepufferten Werkstücke nacheinander mittels der Werkzeugmaschine zu bearbeiten (oder eine andere Aufgabe durchzuführen, wie beispielsweise eine Sortierung, die auch ohne Werkzeugmaschine durchgeführt werden kann), so dass am nächsten Morgen dann entsprechend Werk- stückwannen mit bearbeiteten Werkstücken aus dem modularen Automatisierungssystem entnommen werden können.
[0051] Die Anzahl der hierzu verwendeten Zuführmodule ist eine Funktion der für den jeweiligen
Auftrag einzurichtenden Chargengröße, also eine Funktion der Anzahl der innerhalb einer Charge (beispielsweise über Nacht) zu bearbeitenden Werkstücke.
[0052] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Zugangsöffnungen des
Eingangsmoduls und die Zugangsöffnungen des Ausgangsmoduls an einer Oberseite der Module ausgebildete Öffnungen, wobei die Transportöffnungen der Module jeweils im Bereich von Seitenwänden der Module angeordnet sind.
[0053] Hierdurch ist es möglich, Transportwannen im Wesentlichen in horizontaler Richtung zu transportieren. Ferner können Werkstücke im Wesentlichen in vertikaler Richtung in das modulare Automatisierungssystem eingeführt und ausgeführt werden.
[0054] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Module eine einheitliche
Breite auf, wobei die Transportöffnungen im Bereich der Breitseiten ausgebildet sind.
[0055] Durch die einheitliche Breite ist es möglich, auch ein einheitliches mechanisches
Koppelsystem und/oder ein einheitliches Steckmodulsystem zu verwenden.
[0056] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Module jeweils eine
Länge einer Mehrzahl von Rasterlängen auf und/oder weisen eine Höhe einer Mehrzahl von Rasterhöhen auf.
[0057] Hierdurch ist es möglich, für den Aufbau der Module, beispielsweise für
Längsseitenwände, Breitseitenwände etc., einheitliche Blechbauteile zu verwenden. Auch die übrigen Parameter des Automatisierungssystems lassen sich hierdurch leichter skalieren. [0058] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Werkstückwanne zur
Aufnahme von Werkstücken, zur Aufnahme von Blistern für die Werkstücke und/oder zur Aufnahme von Transportkisten für Werkstücke ausgebildet. Die Werkstückwanne weist eine Größe auf, die alle drei Optionen ermöglicht. Vorzugsweise liegt eine Breite der Werkstückwanne in einem Bereich von 30 cm bis 120 cm. Eine Länge der Werkstück wanne liegt vorzugsweise in einem Bereich von 50 cm bis 150 cm.
[0059] Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn das Eingangs- und/oder das Ausgangsmodul oberhalb seiner Zugangsöffnung wenigstens eine Sortierplattform aufweist, auf die aus der Werkstückwanne entnommene Werkstücke abgelegt werden können, wobei die Lage der Werkstücke vorzugsweise mittels einer auf die Sortierplattform ausgerichteten Kame ra verifiziert werden kann.
[0060] Hierdurch ist es möglich, beispielsweise Werkstücke aus einer Kiste zu entnehmen und zunächst auf der Sortierplattform abzulegen, um anschließend die Werkstücke definiert zu ergreifen und beispielsweise in eine Spanneinrichtung einer Werkzeugmaschine überfüh ren zu können.
[0061] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu
erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
[0062] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein modulares Automatisierungssystem in einer beispiel haften Zusammenstellung;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Automatisierungssystems der Fig. 1 ; Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht eines Hubmoduls, das ein Ein gangsmodul oder ein Ausgangsmodul darstellen kann;
Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht eines Transportmoduls;
Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht einer Werkstückwanne mit darin enthaltenen Transportkisten;
Fig. 6 eine schematische perspektivische Ansicht eines Speichermoduls;
Fig. 7 eine schematische perspektivische Ansicht eines Vereinzelungsmoduls;
Fig. 8 eine schematische perspektivische Ansicht eines Robotermoduls;
Fig. 9 eine schematische perspektivische Ansicht eines modularen Automatisie rungssystems in einer weiteren beispielhaften Zusammenstellung;
Fig. 10 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Werkstückwanne mit einem Einsatz zum Einsetzen von Werkstücken;
Fig. 11 eine der Fig. 10 vergleichbare Ansicht einer Werkstückwanne mit einer
Mehrzahl von Transportkisten zur Aufnahme von Werkstücken in Form von Schüttgut; und
Fig. 12 eine der Fig. 10 vergleichbare Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Werkstückwanne mit darin aufgenommenen Blistern zum lagerichtigen Halten von Werkstücken.
[0063] In den Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform eines modularen Automatisierungssys tems 10 dargestellt. Das Automatisierungssystem 10 ist in einer Bearbeitungsumgebung
12 aufgestellt, beispielsweise in einer Halle. [0064] Das modulare Automatisierungssystem 10 ist in den Fig. 1 und 2 in einer
Zusammenstellung gezeigt, bei der das modulare Automatisierungssystem dazu ausge legt ist, Werkstücke 18 automatisiert einer Werkzeugmaschine 14 zuzuführen.
[0065] Die Werkzeugmaschine 14 kann eine beliebige Werkzeugmaschine sein, kann jedoch auch eine Werkstücksortiermaschine sein, etc. Vorliegend ist schematisch angedeutet, dass die Werkzeugmaschine 14 eine Spindel 16 mit einem nicht näher bezeichneten Spannfutter aufweist, in das ein Werkstück 18 eingesetzt ist. Ferner ist in den Fig. 1 und 2 angedeutet, dass die Werkzeugmaschine 14 ein Werkzeug 20 beinhaltet, beispielsweise einen Drehmeißel, mittels dessen das Werkstück 18 bearbeitbar ist.
[0066] Das modulare Automatisierungssystem 10 ist dazu ausgebildet, Werkstückwannen 24 mit darin enthaltenen Werkstücken aufzunehmen, ggf. zu puffern und schließlich an ein Bearbeitungsort bereitzustellen.
[0067] Das Automatisierungssystem weist vorliegend ein Eingangsmodul 26 auf, das
beispielsweise als Hubmodul ausgebildet sein kann. Das Eingangsmodul 26 weist an einer Oberseite eine Zugangsöffnung 28 auf, über die eine Werkstückwanne 24 in das Eingangsmodul 26 einführbar ist, und zwar in einer Einführrichtung 30.
[0068] Alternativ können Werkstücke 18 über die Zugangsöffnung 28 in eine darunter
bereitgestellte Werkstückwanne 24 eingesetzt werden.
[0069] Das Eingangsmodul 26 weist, wie auch die anderen nachstehend noch zu
beschreibenden Module, zwei Ebenen E1 , E2 auf, in denen jeweils eine Werkstückwanne 24 angeordnet sein kann, wie es in Fig. 2 zu erkennen ist. Die Ebenen E1 , E2 sind vorzugsweise auch als Transportebenen ausgebildet und dienen dazu, Werkstückwannen 24 im Wesentlichen in horizontaler Richtung innerhalb des Automatisierungssystems 10 zu transportieren. [0070] Das Eingangsmodul 26 weist ferner wenigstens eine T ransportöffnung 32 auf,
vorzugsweise zwei Transportöffnungen in in Transportrichtung gegenüberliegenden Breitseiten des Eingangsmoduls 26.
[0071] Das Automatisierungssystem 10 beinhaltet in der dargestellten Zusammenstellung ferner ein Ausgangsmodul 34, das identisch aufgebaut sein kann wie das Eingangsmodul 26, jedoch ggf. auch nur eine einzelne Transportöffnung 32 beinhalten kann, über die Werk stückwannen 24 in das Ausgangsmodul 34 einführbar oder daraus herausförderbar sind.
[0072] Das Ausgangsmodul 34 weist in jedem Fall ebenfalls eine Zugangsöffnung 28 an einer
Oberseite hiervon auf, über die Werkstücke 18 aus dem Ausgangsmodul 34 entnommen werden können, wie es durch eine Übergaberichtung 36 schematisch dargestellt ist. Die Werkstücke 18 können nämlich insbesondere von dem Ausgangsmodul 34 in die Werk zeugmaschine 14 überführt werden.
[0073] In manchen Konfigurationen können Werkstücke dann anschließend zu einem anderen
Modul übergeben werden, in dem leere Werkstückwannen bereitstehen. Vorliegend ist es jedoch vorgesehen, die bearbeiteten Werkstücke 18 wieder zurück in die Werkstückwan ne 24 zu übergeben. Das Ausgangsmodul 34 weist vorzugsweise eine nicht näher bezeichnete Hubeinrichtung auf, mittels der eine Werkstückwanne 24 mit bearbeiteten Werkstücken 18 von der oberen Ebene E1 in die untere Ebene E2 überführt werden kann, von wo aus die Werkstückwanne 24 dann zurück zu dem Eingangsmodul 26 oder zu einem anderen Abgabeort transportierbar ist.
[0074] Das Automatisierungssystem in der dargestellten Zusammenstellung weist ferner ein
Robotermodul 38 auf. Das Robotermodul 38 weist auf seiner Oberseite eine Montageplat te 42 auf, an der ein Roboter 42 montiert ist. Der Roboter 42 ist vorzugsweise als Mehr armroboter ausgebildet, vorzugsweise als 6-Achsroboter, vorliegend der Einfachheit halber mit einem ersten Arm 44 und einem zweiten Arm 46 dargestellt.
[0075] Das Robotermodul 38 ist benachbart zu dem Ausgangsmodul 34 angeordnet, und zwar vorzugsweise benachbart zu einer Längsseite des Ausgangsmoduls 34. Der Roboter 42 ist dazu ausgelegt, Werkstücke 18 aus einer Werkstückwanne 24 zu entnehmen, die in dem Ausgangsmodul 34 angeordnet ist, und zu der Werkzeugmaschine 14 zu übergeben, und ggf. auch von der Werkzeugmaschine 14 wieder zurück in eine Werkstückwanne zu übergeben.
[0076] Das Automatisierungssystem beinhaltet ferner optional ein Zuführmodul 50 in Form eines
Transportmoduls.
[0077] Das Zuführmodul 50 weist an seinen Breitseiten jeweils eine Transportöffnung 32 auf.
Das Zuführmodul 50 ist beispielsweise zwischen dem Eingangsmodul 26 und dem
Ausgangsmodul 34 angeordnet. Eine erste Transportöffnung 32 des Transportmoduls 50 liegt einer Transportöffnung 32 des Eingangsmoduls 26 gegenüber, derart, dass Werk wannen 24 dazwischen ausgetauscht werden können. Ferner liegt eine zweite Trans portöffnung 32 des Transportmoduls 50 einer Transportöffnung 32 des Ausgangsmoduls 34 gegenüber, so dass Transportwannen dazwischen ausgetauscht werden können. Der Austausch kann vorzugsweise in beiden Ebenen E1 und E2 erfolgen.
[0078] Das Transportmodul 50 weist eine erste Fördereinrichtung 52 auf, die der ersten Ebene
E1 zugeordnet ist und dazu ausgebildet ist, Werkstückwannen 24 in einer ersten Förder richtung 53 zu transportieren, also vorliegend von dem Eingangsmodul 26 hin zu dem Ausgangsmodul 34.
[0079] Ferner weist das Transportmodul 50 eine zweite Fördereinrichtung 54 auf, die der zweiten
Ebene E2 zugeordnet ist und die dazu ausgebildet ist, Werkstückwannen 24 in einer entgegengesetzten zweiten Förderrichtung 55 zu transportieren, vorliegend von dem Ausgangsmodul 34 hin zu dem Eingangsmodul 26.
[0080] Das Transportmodul 50 weist eine geschlossene Oberseite 56 auf, so dass in diesem
Bereich kein weiteres Schutzelement notwendig ist. Die Oberseite 56 kann ein zu War tungszwecken abnehmbares Blechelement sein. [0081] Das Robotermodul 38 und das Ausgangsmodul 34 sind jedoch vorzugsweise in einem nicht näher dargestellten Schutzelement aufgenommen, um zu vermeiden, dass eine Person versehentlich in den Wirkungsbereich des Roboters 42 gelangt.
[0082] In Fig. 2 ist gezeigt, dass Werkstückwannen 24, die im Bereich des Ausgangsmoduls 34 von der Ebene E2 in die Ebene E1 versetzt worden sind, anschließend in der zweiten Förderrichtung 55 hin zu dem Eingangsmodul 26 überführt werden können, wo sie beispielsweise über die dem Transportmodul 50 abgewandte Transportöffnung 32 ent nommen werden können, wie es in Fig. 2 bei 58 gezeigt ist. Alternativ können die Werk stückwannen 24 natürlich auch über eine Hubeinrichtung nach oben entnommen werden, beispielsweise über die Zugangsöffnung 28 des Eingangsmoduls 26.
[0083] In den nachfolgenden Figuren 3 bis 8 werden weitere Ausführungsformen von Modulen eines modularen Automatisierungssystems 10 beschrieben, die auf beliebige Art und Weise miteinander kombiniert und zusammengestellt werden können, um unterschiedli che Zusammenstellungen von Automatisierungssystemen zu bilden, die an jeweilige Aufgaben angepasst sind. Die nachstehend beschriebenen Module entsprechen hinsicht lich Aufbau und Funktionsweise generell den entsprechenden Modulen der Fig. 1 und 2. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgen den werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
[0084] In Fig. 3 ist ein Hubmodul gezeigt, das das Eingangsmodul 26 oder das Ausgangsmodul
34 bilden kann.
[0085] Das Hubmodul der Fig. 3 weist eine Längsseite 60 mit einer Länge L auf sowie eine
Breitseite 62 mit einer Breite B. Das Hubmodul hat eine Höhe H.
[0086] Die Länge L ist an eine Länge einer Werkstückwanne 24 angepasst. Die Höhe H
entspricht der Höhe von zwei Werkstückwannen 24. Die Breite B ist an die Breite einer Werkstückwanne 24 angepasst. Es ist zu erkennen, dass eine Transportöffnung 32 im Bereich einer Breitseite 62 vorgesehen ist, vorzugsweise im Bereich von beiden Breitsei ten. [0087] Das Hubmodul ist auf Rollen 64 fahrbar gelagert.
[0088] Zumindest im Bereich der Breitseite 62 ist eine mechanische Koppeleinrichtung 66
vorgesehen, die in einer oberen Ecke einen Stift und in einer diametral gegenüberliegen den unteren Ecke eine Diagonalöffnung 68 aufweist, um auf diese beispielhafte Weise ein Nullpunktspannsystem zu realisieren. Über die mechanische Koppeleinrichtung 66 ist das Hubmodul mit anderen Modulen verbindbar, derart, dass sich zwei Transportöffnungen 32 gegenüberliegen, über die Transportwannen 32 in horizontaler Richtung von einem Modul in das andere überführt werden können, und zwar in beiden Ebenen E1 und E2, wie es in Fig. 3 angedeutet ist.
[0089] Beim Koppeln von Modulen untereinander ist es möglich, über ein Steckmodulsystem 70 die Module elektrisch miteinander zu koppeln, signalmäßig (per Bus) miteinander zu koppeln und/oder pneumatisch miteinander zu koppeln.
[0090] Zu diesem Zweck weist das Steckmodulsystem 70 einen Stecker auf, der über ein
flexibles Kabel in einer Länge von vorzugsweise weniger als 1 m mit einer Längsseite 60 des Hubmoduls verbunden ist. Der Austritt des flexiblen Kabels ist im Bereich von einem Längsende dieser Längsseite 60 vorgesehen. Im Bereich des anderen Längsendes beinhaltet das Steckmodulsystem eine Steckmodulbuchse 72, in die ein Stecker eines benachbarten Moduls einsteckbar ist, um die elektrische, signalmäßige und/oder pneuma tische Kopplung zwischen Modulen zu realisieren.
[0091] Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, weist das Hubmodul vorzugsweise eine Hubeinrichtung 74 auf, die vorzugsweise pneumatisch angesteuert ist und dazu ausgelegt ist, Werkstück wannen zwischen den Ebenen E1 und E2 zu versetzen. Vorzugsweise ist die Hubeinrich tung 74 auch dazu in der Lage, eine Werkstückwanne 24 von der Ebene E1 über die Zugangsöffnung 28 nach oben herauszuheben, um auf diese Weise eine Plattform zur Übergabe von Werkstückwannen bereitzustellen. [0092] Ferner ist in Fig. 3 angedeutet, dass das Hubmodul auch eine Transporteinrichtung 75 aufweisen kann, die dazu ausgebildet ist, Werkstückwannen in der Ebene E1 oder in der Ebene E2 in Richtung der zugeordneten Transportöffnung 32 zu überführen.
[0093] In Fig. 4 ist ein Transportmodul 50 gezeigt.
[0094] Das Transportmodul 50 weist ebenfalls im Bereich eines Endes einer Längsseite einen
Stecker eines Steckmodulsystems 70 auf, und im Bereich des anderen Endes dieser Längsseite eine Steckmodulbuchse 72. Das Speichermodul 50 weist eine Länge 2L auf, die der Länge von zwei Werkstückwannen 24 entspricht. Die Breite B und die Höhe H sind identisch wie bei dem Hubmodul der Fig. 3.
[0095] Das Transportmodul 50 weist an axial gegenüberliegenden Enden jeweils eine
Transportöffnung 32 auf, die folglich im Bereich der Breitseiten 62 hiervon ausgeformt ist. Wie auch das Hubmodul weist das Transportmodul 50 Rollen auf, sowie mechanische Koppeleinrichtungen 66 im Bereich der axial gegenüberliegenden Breitseiten 62.
[0096] In Fig. 5 ist eine Werkstückwanne 24 dargestellt, die eine Länge Lw hat und eine Breite
Bw sowie eine Höhe HW- Die Länge Lw entspricht der Länge L. Die Breite Bw entspricht der Breite B. Die Höhe Hw ist kleiner als die halbe Höhe H. Die Werte von Lw und Bw sind jeweils etwas kleiner als die Werte von L bzw. B.
[0097] Die Werkstückwanne 24 weist einen Boden auf, der vorzugsweise geschlossen ist, sowie vier senkrechte hochstehende Seitenwände. Die Form ist generell quaderförmig. Die Werkstückwanne 24 ist nach oben hin offen. Vorliegend sind in die Werkstückwanne 24 eine Mehrzahl von beispielsweise drei Transportkisten 76 eingesetzt, in denen jeweils Werkstücke als Schüttgut aufgenommen sein können. Die Werkstücke können identische Werkstücke sein, können jedoch auch unterschiedliche Werkstücke sein.
[0098] In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform eines Zuführmoduls in Form eines
Speichermoduls 80 dargestellt. [0099] Das Speichermodul 80 weist einen Unterbau bzw. Sockel auf, der hinsichtlich der
Abmessungen L, B und H im Wesentlichen dem Hubmodul der Fig. 3 entspricht. Auf die Oberseite hiervon, die bei dem Hubmodul der Fig. 3 durch die Zugangsöffnung 28 freige legt ist, ist bei dem Speichermodul 18 ein Spindelförderer 82 mit einer Mehrzahl von Spindeln vorgesehen, mittels der Werkstückwannen 24 in vertikaler Richtung übereinan der nach der Art eines Puffers gespeichert werden können. Aus Sicherheitsgründen ist der Spindelförderer 82 von einem Schutzelement 84 allseitig umgeben.
[00100] Die Höhe des Aufsatzes, der beispielsweise insgesamt sechs Werkstücke 18 aufnehmen kann, ist in Fig. 6 mit H' gekennzeichnet. Der Wert von H' kann beispielsweise zweimal oder dreimal H sein.
[00101] Das Speichermodul 80 weist auf den axial gegenüberliegenden Breitseiten 62 jeweils
Transportöffnungen auf und ist, wie das Hubmodul mit mechanischen Koppeleinrichtun gen 66 versehen. Ferner beinhaltet das Speichermodul 80 an axial gegenüberliegenden Enden im Bereich der Längsseite einen Stecker an einem Kabel eines Steckmodulsys tems 70 sowie eine Steckmodulbuchse 72.
[00102] In Fig. 7 ist in schematischer Form ein Hubmodul der in Fig. 3 gezeigten Art dargestellt.
Dieses kann hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Hubmodul der Fig. 3 entsprechen, und ist vorliegend als Vereinzelungsmodul ausgebildet. An einer Oberseite hiervon sind jedoch eine oder mehrere Sortierplattformen 92 angeordnet, auf die aus Werkstückkisten 76 entnommene Werkstücke zunächst unsortiert abgelegt werden können. Jeder Sortierplattform 92 ist eine Kamera 94 zugeordnet, die auf die Sortierplatt form 92 gerichtet ist und dazu ausgebildet ist, die Lage von auf der Sortierplattform 92 angeordneten Werkstücken zu erkennen.
[00103] Der Roboter 42 kann folglich über die so erfolgte Lageerkennung auf der Sortierplattform
92 liegende Werkstücke lagerichtig ergreifen und einer weiteren Bearbeitung zuführen, beispielsweise zu einer Werkzeugmaschine. [00104] In Fig. 8 ist ein Robotermodul 38 gezeigt. Ein Unterbau des Robotermoduls entspricht hinsichtlich der Abmessungen B, H und (nicht dargestellt) L dem Hubmodul der Fig. 3.
[00105] Eine Oberseite dieses Unterteils ist mit einer Montageplatte 40 bedeckt, auf der ein
Roboter 42 montiert ist. Der Roboter 42 an der Oberseite des Unterbaus ist von einem Schutzelement 84 umgeben. Außerhalb des Schutzelementes 84 ist eine Bedieneinheit 100 angeordnet, über die der Roboter 42 und das modulare Automatisierungssystem 10 bedienbar, ggf. programmierbar und ggf. darstellbar sind.
[00106] In dem Unterbau des Robotermoduls 38 ist wenigstens eine Steuereinrichtung 102 für das modulare Automatisierungssystem 10 angeordnet, die mit der Bedieneinheit 100 verbun den ist.
[00107] An der Außenseite des Unterbaus ist eine Versorgungsstation 104 angeordnet, die mit einem Stecker eines Steckmodulsystems 70 verbindbar ist und über die elektrische Energie zuführbar ist sowie ggf. Signale aus der Steuereinrichtung 102 sowie ggf. Pneu matikdruck.
[00108] Auf der Montageplatte 40 können Roboter 42 unterschiedlicher Hersteller zum Einsatz kommen. Die Montageplatte 40 kann dazu als Adapterplatte ausgerüstet sein. In dem Unterbau (Sockel) ist vorzugsweise nicht nur eine Steuereinrichtung 102 für das Automa tisierungssystem 10 angeordnet, sondern auch eine Steuerung des Roboters 42. Diese befinden sich idealerweise in einem Rack-Mount-Gehäuse.
[00109] Das Schutzelement 84 bzw. Sicherheitselement verhindert den Zugriff von Personen, wenn keine kollaborierenden Roboter zum Einsatz kommen.
[00110] In der Steuereinrichtung 102 sind vorzugsweise bereits hinterlegte Programme
vorgesehen, die aufgerufen werden, wenn weitere Module angedockt werden. Eine Visualisierung zeigt vorzugsweise den Aufbau des Automatisierungssystems in grafischer Darstellung auf der Bedieneinheit 100. [00111] Die Abgreifpositionen (Eingangsmodule/Ausgangsmodule etc.) werden über fest
hinterlegte Programme aufgerufen, welche auf die vorzugsweise kodierten Werkstück wannen abgestimmt sind.
[00112] An dem Robotermodul 38 sind vorzugsweise auch weitere Bedienelemente vorgesehen, ggf. ein Hauptschalter, ein Start/Stopp-Schalter, ein Nothalt-Schalter sowie ein Display zur Steuerung und Visualisierung der gesamten Anlage.
[00113] Das Robotermodul beinhaltet also folglich die Leitsteuerung.
[00114] Die Module bestehen jeweils aus einem robusten Metallgehäuse. Hubeinrichtungen sind vorzugsweise pneumatisch ausgebildet. Transporteinrichtungen zum Transport in horizon taler Richtung sind vorzugsweise als elektrische Transportbänder ausgebildet. Steu erelemente und Endschalter sind vorzugsweise in die jeweiligen Hubmodule integriert. Gleichfalls können beispielsweise in dem Eingangsmodul Anforderungsschalter für einzusetzende oder zu entnehmende Werkstückwannen ausgebildet sein.
[00115] Die Zuführmodule 50, 80 dienen auch als Puffermodule.
[00116] Es können mehrere derartiger Zuführmodule 50, 80 zum Einsatz kommen, beispielsweise um leere Werkstückwannen zu speichern oder um volle Werkstückwannen aufzunehmen. Die autonome Laufzeit des Automatisierungssystems kann dadurch deutlich verlängert werden.
[00117] Die Werkstückwanne 24 ist vorzugsweise mit einem RF-Idee-Chip ausgerüstet, um
kodiert in komplexe Fertigungsabläufe integriert zu werden. Es ist vorgesehen, die Werkstückwannen ggf. an Handwagen bzw. an fahrerlose Transportsysteme zum Trans port an weitere Stationen oder in Lagersysteme zu übergeben.
[00118] In Fig. 9 ist das modulare Automatisierungssystem 10 in einer weiteren
Zusammenstellung dargestellt. [00119] Benachbart zu einem Robotermodul 10 als Leitstelle ist ein Vereinzelungsmodul 90
angeordnet. Die Module 38, 90 sind an Längsseiten benachbart zueinander angeordnet. Das Vereinzelungsmodul 90 ist an seiner Breitseite (in Fig. 9 nicht dargestellt) mit einem Transportmodul 50 gekoppelt. Das Transportmodul 50 ist an der gegenüberliegenden Axialseite mit einem Speichermodul 80 gekoppelt. Das Speichermodul 80 ist an seiner axial gegenüberliegenden Seite mit einem ersten Eingabemodul 26 gekoppelt.
[00120] Das Vereinzelungsmodul 90 ist auf einer dem Transportmodul 50 axial
gegenüberliegenden Seite benachbart zu einem Ausgangsmodul 34. Benachbart zu dem Ausgangsmodul 34 und benachbart zu dem Robotermodul 38 ist ein weiteres Transport modul 50' angeordnet, dessen Längsachse senkrecht ausgerichtet ist zu dem ersten Transportmodul 50. An einem dem Ausgangsmodul 34 axial gegenüberliegenden Ende des weiteren Transportmoduls 50' ist ein weiteres Eingangsmodul 26' angeordnet.
[00121] Bei dem Automatisierungssystem 10 der Fig. 9 können beispielsweise befüllte
Werkstückwannen 24 dem ersten Eingangsmodul 26 eingeführt werden, wie es in Fig. 9 bei 30 dargestellt ist. Dann werden derartige Werkstückwannen mit unbearbeiteten Werkstücken in dem Speichermodul 80 und in dem Transportmodul 50 gespeichert. In dem Vereinzelungsmodul 90 werden die Werkstücke vereinzelt und dann in weitere Werkstückwannen übergeben, die in dem Ausgangsmodul 34 bereitgestellt sind. Über das weitere Eingangsmodul 26' können, wie es bei 30' dargestellt ist, leere Werkstückwannen 24 eingeführt werden und hin zu dem Ausgangsmodul 34 geführt werden.
[00122] Die leeren Systemwannen werden dann im Bereich des Ausgangsmoduls 34
bereitgestellt, wo die vereinzelten Werkstücke abgelegt werden können. Die befüllten Werkstückwannen werden dann von dem Ausgangsmodul 34 über das weitere Trans portmodul 50' hin zu dem weiteren Eingangsmodul 26' gefördert, wo sie bei 58' entnom men werden können.
[00123] In jenem Zweig des Automatisierungssystems, bei dem die Werkstückwannen mit
unbearbeiteten Werkstücken bzw. Werkstücken in Form von Schüttgut gefüllt sind, wie es bei 30 gezeigt ist, werden, sobald die Werkstückwannen im Bereich des Vereinzelungs- moduls 90 entleert worden sind, die entleerten Systemwannen im Bereich des Vereinze lungsmoduls 90 auf die untere Ebene heruntergeführt und dann durch das Transportmo dul 50 und das Speichermodul 80 hin zu dem Eingangsmodul 26 zurückgeführt, wo sie bei 58 entsorgt bzw. weiterverarbeitet werden können.
[00124] In den Fig. 10 bis 12 sind schematisch weitere Ausführungsformen von Werkstückwannen dargestellt.
[00125] Bei der Werkstückwanne 24 der Fig. 10 ist in der Werkstückwanne ein Einsatz 110
ausgebildet, in den Werkstücke 18 eingesetzt werden können, derart, dass sie eine bestimmte Lage innerhalb der Werkstückwanne 24 einnehmen.
[00126] In Fig. 11 ist eine Werkstückwanne 24 mit mehreren Transportkisten 76 gezeigt, in denen
Werkstücke 18 in Form von Schüttgut eingefüllt werden können.
[00127] In Fig. 12 ist eine Werkstückwanne 24 gezeigt, in der mehrere Blister 112 übereinander angeordnet werden. In jedem Blister 112 sind Näpfe zur Aufnahme jeweiliger Werkstücke 18 ausgebildet, so dass die Werkstücke 18 in einer vordefinierten Lage in Bezug auf die Werkstückwanne 24 bereitgestellt werden können.
Bezugszeichenliste
10 Modulares Automatisierungssystem
12 Bearbeitungsumgebung
14 Werkzeugmaschine
16 Spindel
18 Werkstück
20 Werkzeug
24 Werkstückwannen
26 Eingangsmodul
28 Zugangsöffnung
30 Einführrichtung
32 T ransportöffnungen
34 Ausgangsmodul
36 Übergaberichtung
38 Robotermodul
40 Montageplatte
42 Roboter
44 1. Arm
46 2. Arm
50 Zuführmodul (Transportmodul)
52 1. Fördereinrichtung
53 1. Förderrichtung
54 2. Fördereinrichtung
55 2. Förderrichtung
56 geschlossene Oberseite
58 Entnahmerichtung
60 Längsseite
62 Breitseite
64 Rollen
66 mechanische Koppeleinrichtung
68 Diagonalöffnung
70 Steckmodulsystem 2 Steckmodulbuchse
4 Hubeinrichtung
5 Transporteinrichtung
6 Transportkiste
0 Zuführmodul (Speichermodul) 2 Spindelförderer
4 Schutzelement
0 Vereinzelungsmodul
92 Sortierplattform
94 Kamera
100 Bedieneinheit
102 Steuereinrichtung
104 Versorgungsstation
110 Einsatz
112 Blister
E1 ,E2 Wannenebenen

Claims

Patentansprüche
1. Modulares Automatisierungssystem (10) zum Transportieren und Handhaben von Werkstücken (18), insbesondere zur Beschickung einer Werkzeugmaschine (14), mit
- einem Eingangsmodul (26), das eine Zugangsöffnung (28) aufweist, über die eine Werkstückwanne (24) in das Modul (26) einführbar ist, und das ei ne Transportöffnung (32) aufweist, über die eine in das Eingangsmodul (26) eingeführte Werkstückwanne (24) zu einem an das Eingangsmodul (26) angekoppelten weiteren Modul überführt werden kann,
- einem Zuführmodul (50; 80), das eine erste Transportöffnung (32) aufweist, über die eine von einem an das Zuführmodul (50; 80) angekoppelten Modul zu überführende Werkstückwanne (24) in das Zuführmodul (50; 80) ein führbar ist, und das eine zweite Transportöffnung (32) aufweist, über die eine eingeführte Werkstückwanne (50; 80) an ein weiteres an das Zuführ modul (50; 80) angekoppeltes Modul überführbar ist, und
- einem Ausgangsmodul (34), das eine Transportöffnung (32) aufweist, über die eine von einem an das Ausgangsmodul (34) angekoppelten Modul überführte Werkstückwanne (24) in das Ausgangsmodul (34) einführbar ist, und das eine Zugangsöffnung (28) aufweist, über die auf Werkstücke (18) zugegriffen werden kann, die sich in der in das Ausgangsmodul (34) einge führten Werkstückwanne (24) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Module miteinander koppelbar sind, derart, dass die Transportöffnungen (32) von zwei gekoppelten Modulen einander gegenüberliegen.
2. Modulares Automatisierungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Modul zwei übereinander liegende Ebenen (E1 , E2) für jeweilige Werkstückwannen (24) angeordnet sind.
3. Modulares Automatisierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Module über eine mechanische Koppeleinrichtung (66) mitei nander koppelbar sind.
4. Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Module über eine elektrische Koppeleinrichtung und/oder über eine Signalkoppeleinrichtung und/oder über eine pneumatische Koppeleinrichtung miteinander koppelbar sind.
5. Modulares Automatisierungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Koppeleinrichtung, die Signalkoppeleinrichtung und die pneumatische Koppeleinrichtung in ein Steckmodulsystem (70, 72) integriert sind.
6. Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Robotermodul (38) eine Montageplatte (40) zur Montage eines Roboters (42), eine zentrale Steuereinrichtung (102) und eine von außen zugängliche Bedieneinheit (100) aufweist.
7. Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführmodul als Transportmodul (50) ausgebildet ist, das eine erste Fördereinrichtung (32) zur Förderung von Werkstückwannen (24) von der ersten Transportöffnung zu der zweiten Transportöffnung aufweist, und das eine zweite Fördereinrichtung (54) zur Förderung von Werkstückwannen von der zweiten Transportöffnung zu der ersten Transportöffnung aufweist, wobei die erste und die zweite Fördereinrichtung (52, 54) übereinander angeordnet sind.
8. Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführmodul als ein Speichermodul (80) ausgebildet ist, das eine Mehrzahl von wenigstens drei vertikal übereinander liegenden Plätzen für Werkstückwannen (24) aufweist.
9. Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangsöffnung (28) des Eingangsmoduls (26) und die Zugangsöffnung (28) des Ausgangsmoduls (34) an einer Oberseite der Module ausgebildete Öffnungen sind, wobei die Transportöffnungen (32) der Module je weils im Bereich von Seitenwänden (62) der Module angeordnet sind.
10. Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Module eine einheitliche Breite (B) haben, wobei die Transportöffnungen (32) im Bereich der Breitseiten (62) ausgebildet sind.
11. Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Module jeweils eine Länge einer Mehrzahl von Raster längen (L) aufweisen und/oder dadurch gekennzeichnet, dass die Module jeweils eine Höhe einer Mehrzahl von Rasterhöhen (H) aufweisen.
12. Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückwanne (24) zur Aufnahme von Werkstücken (18), zur Aufnahme von Blistern (112) für Werkstücke und/oder zur Aufnahme von Transportkisten (76) für Werkstücke ausgebildet ist.
13. Modulares Automatisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmodul (34) oberhalb seiner Zugangsöffnung (28) wenigstens eine Sortierplattform (92) aufweist, auf die aus der Werkstück wanne (24) entnommene Werkstücke (18) abgelegt werden können, wobei die La ge der Werkstücke (18) vorzugsweise mittels einer auf die Sortierplattform (92) ausgerichteten Kamera (94) verifiziert werden kann.
14. Verfahren zum Betreiben eines modularen Automatisierungssystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit den Schritten, Module des modularen Automa- tisierungssystems (10) auftragsbezogen zusammenzustellen und aufzubauen und anschließend Werkstückwannen (24), die mit zu bearbeitenden Werkstücken (18) gefüllt sind, über das Eingangsmodul (26) in das zusammengestellte Automatisie rungssystem (10) einzuführen, und anschließend den Auftrag automatisiert abzu arbeiten.
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