WO2022002391A1 - Montagezelle - Google Patents

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WO2022002391A1
WO2022002391A1 PCT/EP2020/068550 EP2020068550W WO2022002391A1 WO 2022002391 A1 WO2022002391 A1 WO 2022002391A1 EP 2020068550 W EP2020068550 W EP 2020068550W WO 2022002391 A1 WO2022002391 A1 WO 2022002391A1
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WO
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cell
processing
processing station
receptacles
processing cell
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/068550
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fabio RUSCA
Original Assignee
Insys Industriesysteme Ag
Bfa Solutions Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Insys Industriesysteme Ag, Bfa Solutions Ag filed Critical Insys Industriesysteme Ag
Priority to PCT/EP2020/068550 priority Critical patent/WO2022002391A1/de
Publication of WO2022002391A1 publication Critical patent/WO2022002391A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J21/00—Chambers provided with manipulation devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P21/00—Machines for assembling a multiplicity of different parts to compose units, with or without preceding or subsequent working of such parts, e.g. with programme control
    • B23P21/004—Machines for assembling a multiplicity of different parts to compose units, with or without preceding or subsequent working of such parts, e.g. with programme control the units passing two or more work-stations whilst being composed
    • B23P21/006—Machines for assembling a multiplicity of different parts to compose units, with or without preceding or subsequent working of such parts, e.g. with programme control the units passing two or more work-stations whilst being composed the conveying means comprising a rotating table
    • 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
    • B23Q37/007—Modular machining stations designed to be linked to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0084—Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators
    • 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
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/31—From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31075—Modular cell elements
    • 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 invention relates to a processing cell for the automation of a production line, comprising a central cell unit with six receptacles for each reversible receiving of a processing station, the six receptacles being arranged hexagonally on the outside of the cell unit.
  • the invention further relates to a processing station for use in a processing cell and an arrangement comprising the processing station and the processing cell and a method for operating the arrangement.
  • Production companies strive to work as efficiently and cost-effectively as possible so that a product margin can be maximized. Products go through revision and optimization processes in ever shorter cycles. As a result, the production companies have to rebuild and adapt production facilities on a regular basis. Production typically has to be interrupted during such phases, which leads to a loss of production and increases the cost per product.
  • EP 3 539 736 A1 (Acam Solution s.r.o.) discloses, for example, such a robot cell which has exchangeable peripheral
  • modules which can have a specific functionality via universal software and a universal hardware interface.
  • the robot cell is designed as a hexagon to which the modules are attached via a clamping system and via a hardware interface as well as transmission means for electrical and pneumatic energy.
  • the object of the invention is to create a modular robot cell belonging to the technical field mentioned at the beginning, in particular for a production line, which has a particularly high space utilization and short travel distances between the stations.
  • the solution to the problem is defined by the features of claim 1.
  • a first handling device is also arranged between two receptacles of the six receptacles, which are arranged next to one another, an effective area of the first handling device at least partially capturing the two receptacles. This achieves particularly short distances for transporting parts between two adjacent processing stations.
  • the processing cell can also be kept free for tool holders, etc., for example.
  • the processing cell can also include a handling device. With the hexagon shape, an optimal use of space can be achieved, since the processing stations can be kept in the same order of magnitude (typically somewhat smaller) than the processing cell, while at the same time essentially the entire space can be used due to the hexagon shape.
  • processing cell is understood to mean a cell that can be used for the automation of a production line. In the present case, such a processing cell serves as a central element for coordinating several
  • the processing cell comprises a central cell unit.
  • This cell unit has an essentially hexagonal basic shape. At every A receptacle for a processing station is formed on the hexagon side.
  • the central cell unit thus comprises six receptacles for a processing station.
  • the processing stations are interchangeable.
  • the processing stations can be designed differently and each optimized for specific purposes. Such uses can include, for example, a conveying device, with which the parts to be processed can be guided via a processing station and removed again after processing.
  • the processing stations can also be designed for cutting, milling, drilling, welding, gluing, soldering, printing, pressing, fitting, labeling, testing, packaging, measuring, etc. The list is not to be understood as exhaustive; a number of other possible areas of application are known to the person skilled in the art.
  • the six receptacles are arranged hexagonally on the outside of the cell unit.
  • the processing stations thus comprise the contact side which comes into contact or is coupled with the outer contour of the central cell unit.
  • recordings arranged next to one another are understood to mean two recordings which are closest to one another, i.e. the second recording which comes closest to the first is adjacent to a first recording. It is possible and typical that two exposures meet this condition.
  • An effective space is understood to mean a space which can be covered by the first handling device. In the case of a robotic arm, this would correspond to a space that can be reached by the robotic arm - for example for gripping a part.
  • one or more handling devices can also be arranged on the central cell unit.
  • the handling devices between two adjacent receptacles can also be dispensed with in this case.
  • the central cell unit is preferably connected between the two receptacles of the six receptacles with an intermediate wall on which the handling device is arranged.
  • the two processing stations are preferably in contact with the same partition.
  • the intermediate wall can preferably also serve to fasten the processing station to the processing cell.
  • the partition can preferably serve as a stabilizing element for the processing cell, since it can thus be supported on the floor outside the cell unit.
  • the partition wall can be dispensed with in some variants.
  • the handling device can also be attached to a simple horizontal or vertical support.
  • An intermediate wall is preferably arranged between pairwise adjacent receptacles of the six receptacles, a handling device being arranged in particular on each intermediate wall or on every second intermediate wall.
  • the partition walls are each connected to the central cell unit.
  • a processing station can thus be fastened between two partition walls, with which it can be held more stable.
  • the number of handling devices is arbitrary and can be any number between 1 and 6.
  • Preferably three handling devices are used, which are arranged alternately at every second partition. In this way, each area of the processing station can be reached in an optimized manner with at least one handling device.
  • partition walls can also be provided.
  • two adjacent partition walls have an intermediate angle of 60 degrees, the partition walls in particular being designed as flat components.
  • the processing station can thus also have a hexagonal shape, thus achieving a compact design.
  • the flat design in turn, as little space as possible is required, so that correspondingly more space remains for the processing stations.
  • the intermediate angle can also be less than 60 degrees; in particular, the partition walls can also be wedge-shaped, converging towards the cell unit. In this case, two opposite sides can have two Partitions also run parallel. In principle, the angle can also be greater than 60 degrees.
  • the handling device is preferably designed as a robot, in particular as a robot with at least 4 axes. In variants, the robot can also have fewer than 4 axes.
  • Handling device can also be designed as a conveying means, for example a carriage, a roller block, etc. Further variants are known to the person skilled in the art.
  • the six receptacles preferably include at least one connection for a computer interface, a connection for electrical energy and / or a connection for compressed air.
  • Processing stations are fed with energy and data.
  • the data can preferably also be sent from the processing station to the central cell unit.
  • energy could also be transmitted from the processing stations to the central cell unit.
  • every receptacle has to include an interface or a connection for electrical energy and / or a connection for compressed air. Individual recordings cannot have any of these connections.
  • all receptacles include a computer interface, a connection for electrical energy and a connection for compressed air.
  • the computer interface can be designed in any way, in particular it can also be designed as a simple data line made of a metallic conductor, fiber optic, Bluetooth, infrared, radio, W-LAN, etc. Connections for compressed air and electrical energy as well as associated, in particular mechanical, coupling means are sufficiently familiar to the person skilled in the art.
  • the central cell unit preferably comprises a goods transport system, in particular at least one carriage that can be moved on a circular rail.
  • a goods transport system in particular at least one carriage that can be moved on a circular rail.
  • parts can be transported along the goods transport system and, in particular, made accessible to the individual processing stations and the associated handling devices. This means that parts can be conveyed to the processing stations more efficiently.
  • the goods transport system can also have two or more floors be designed so that more parts can be transported in parallel, in particular, for example, in oncoming traffic.
  • the goods transport system can also be designed in a star shape so that the goods can be transported radially or in the direction of a secant with respect to a circumference of the central cell unit,
  • the goods transport system of the central cell unit can also be dispensed with.
  • the six receptacles preferably include at least one horizontal and / or vertical stop for a processing station, the horizontal stop in particular being designed to receive a load from the processing station.
  • each of the six receptacles comprises both a horizontal and a vertical stop.
  • a horizontal stop can, for example, comprise one or more V-shaped elements on the centering receptacle, the processing station having a corresponding counterpart which is automatically centered transversely to the V-shape by being inserted into the V-shaped element.
  • the centering receptacle can also have a conical shape, so that simultaneous centering in every direction is possible. Further variants are known to the person skilled in the art.
  • the stops can be dispensed with in variants.
  • the processing stations can instead be designed so that they can be aligned independently of the processing station, for example by means of adjustable feet, etc.
  • the six receptacles preferably comprise a clamping mechanism for clamping a processing station.
  • the processing station can thus be fixed relative to the processing station, which in turn enables precise relative positioning between the processing station and the processing station.
  • Clamping mechanisms which are suitable in the present application are familiar to the person skilled in the art.
  • the clamping mechanism preferably comprises at least one cone on an intermediate wall and / or on the central cell unit and at least one alignment bolt at the processing station, the alignment bolt being inserted into the cone from above, with which the processing station is aligned relative to the central cell unit.
  • the clamping mechanism can further comprise, for example, a hook, which in the Processing station hooks into an opening and pulls it towards the processing station.
  • automatically actuatable screw connections etc. can also be provided, with which the processing stations can be fixed to the processing station.
  • the processing stations can be fixed on the
  • Processing station can be dispensed with.
  • the exact positioning of the processing stations can be checked by measuring means, in particular with optical devices, for example with one of the robots.
  • the position of the processing station can be corrected on the basis of the measurement data of the current position of the processing station.
  • only one work surface of the processing station can be adjusted on the basis of the measurement data.
  • only one position of workpieces, workpiece carriers, tools, etc. can be adjusted on the basis of the measurement data.
  • the measurement can also be dispensed with.
  • the stop and / or the clamping mechanism is preferably on the central one
  • the processing station can thus be fastened to the cell unit particularly efficiently in one assembly direction.
  • the stop and / or the clamping mechanism can be arranged on an intermediate wall.
  • the central cell unit and the partition walls each include vertical and / or horizontal stops, while only the central cell unit includes a clamping mechanism.
  • the side walls can also have a clamping mechanism.
  • the clamping mechanism can also be arranged in the processing stations.
  • the processing cell further comprises a tool store and / or a workpiece carrier store, which in particular comprises a column arranged centrally in relation to the processing cell and the column comprises a cover plate, with brackets for holding tools and / or on a bottom view of the cover plate and / or on the column Workpiece carriers are arranged.
  • the workpiece carrier can be designed to be rotatable around the column, so that the tool carriers and the tools are accessible to all handling devices.
  • the tool store or the workpiece carrier store can also be arranged elsewhere, for example in the area of the partition walls or the processing stations. It can also be dispensed with in other variants.
  • cameras are arranged on the underside of the cover plate, which cameras, in particular, can be pivoted and / or moved along the cover plate. This allows the manufacturing process to be monitored optically.
  • the mobility can be provided relative to the cover plate.
  • the cover plate can be designed to be rotatable. In the latter case, the cameras and the tool carriers can be moved as required using the same drive.
  • the cameras can also be arranged on a cell roof (see below) or on the handling devices.
  • the processing station preferably comprises a cell roof which covers the central cell unit and in particular the receptacles of the processing cell, the cell roof preferably being supported on six supporting columns, the supporting columns each being mounted on one of the six partition walls.
  • the support columns are particularly preferably mounted on a distal end of the partition walls, so that the greatest possible free space can be created between the centrally arranged column and the support columns. More preferably, the cell roof is supported on the centrally arranged column.
  • the person skilled in the art is familiar with further variants of how a cell roof can be supported on the central cell unit.
  • the support columns can also be supported on the central cell unit, for example.
  • the cell roof preferably comprises six first sliding doors that can be driven in the vertical direction, with which an area between the cell roof and one of the six receptacles can be closed in each case, in particular when the processing station is in place.
  • the processing station can thus be secured, in particular during operation, so that inadvertent, for example human, intervention can be prevented.
  • the first sliding doors can be dispensed with.
  • pivoting doors, horizontal sliding doors, safety scanners, light barriers or the like can be provided.
  • the processing station preferably comprises six vertically drivable, second sliding doors which are designed in such a way that, in particular when the processing station is not in use, an area of one of the six receptacles can be closed in a receiving area between the closed first sliding door and the floor.
  • the second sliding doors can be dispensed with.
  • pivoting doors, horizontal sliding doors or the like can be provided.
  • the first sliding doors and / or the second sliding doors are preferably driven via one or more electrically driven cables.
  • the sliding doors can also be driven via rack and pinion drives, pneumatically or other means known to those skilled in the art.
  • a control unit is preferably arranged in the cell roof in such a way that it is directly accessible from the outside. In this way, maintenance or repair of the control unit can be carried out more efficiently.
  • control unit can also be arranged in the cell roof in such a way that it is not directly accessible from the outside.
  • the control unit can also be positioned elsewhere, in particular in a base of the central cell unit.
  • a processing station preferably has a hexagon shape. This allows them to be stored in a space-saving manner.
  • the processing stations can also have only three contiguous edges of a hexagon shape, with the two free ends of the edges being able to be connected as desired, in particular as a circular arc, whereby the arrangement of the six processing stations around the cell unit forms a circle.
  • circular arcs with different radii, a straight line, polygons, etc. can be provided as connecting lines between the free ends in order to define the base area of the processing station.
  • the processing stations can also be designed to be circular. It preferably comprises support surfaces accessible to a fork of a forklift, with which the processing station can be transported by means of a forklift. This means that the processing stations can be exchanged particularly efficiently. Alternatively, the processing stations can also be designed to be autonomous. Further possibilities are known to the person skilled in the art.
  • the processing station preferably comprises at least one connection for a computer interface, a connection for electrical energy and / or a connection for compressed air. In this way, starting from the central cell unit, the peripheral processing stations can be supplied with energy and data.
  • processing stations can also have no or only a few of these connections - this can depend in particular on their specialization. In the preferred embodiment, however, all processing stations comprise both a computer interface and a connection for electrical energy and optionally a connection for compressed air.
  • the computer interface can be designed in any way, in particular it can also be designed as a simple data line made of a metallic conductor, fiber optic, bluetooth, infrared, radio, etc. Connections for compressed air and electrical energy as well as associated, in particular mechanical, coupling means are sufficiently familiar to the person skilled in the art.
  • the processing station preferably comprises a feed system, with which, when the processing station is arranged in a processing cell and while the process is running, parts of the processing cell can be supplied to or removed from the processing cell. Continuous operation can thus be achieved. It is particularly advantageous if the feed system can be coupled to a base of the processing station so that parts can be exchanged even when the first sliding door is closed. This enables particularly safe, continuous operation.
  • the feed system can be designed as a conveyor belt or the like.
  • a logistics robot can also be provided for supplying and removing parts.
  • the feed system can also be dispensed with.
  • the processing stations can be equipped with the parts and then positioned in the receptacle of the processing station. A discontinuous process can thus be achieved.
  • parts can also be fed into and removed from an empty receptacle (in which there is no processing station) via logistics robots.
  • the logistics robot can be designed in such a way that it can move into and out of the receptacle even when the upper sliding door is closed.
  • the processing station preferably comprises a work surface, the feed system comprising a lift which can travel through the work surface.
  • the feed system can comprise a conveyor belt, with which parts can be guided through a work surface.
  • the cells can be designed as individual cells, a process with between one and six processing stations being carried out in the cell. There is also the possibility of using several cells together so that more than six processing stations can be used for one process in an arrangement of several cells.
  • the parts are preferably transferred between two cells via a transport system, which can include a conveyor belt, a logistics robot, etc., for example.
  • the parts can also be transferred directly from a first cell to a second cell by exchanging a processing station.
  • two cells can also have a common processing station. This means that more than two cells can be linked. The parts can thus be transported by a robot in the area of the common processing station.
  • three cells in pairs can also have two common processing stations. In principle, an area-wide arrangement of the cells can thus take place, in which a non-marginal processing station is each encompassed by two cells.
  • a machine can also be coupled in a receptacle in the cell, which machine is provided, for example, to be stationary and not exchangeable.
  • raw parts can be transferred directly to a cell at the end of a production chain, where they can be measured, reworked, etc. Any number of applications for this are known to the person skilled in the art.
  • 1 shows a schematic oblique view of a flexible assembly cell
  • 2 shows a schematic oblique view of a central cell unit
  • FIG. 3 shows a schematic oblique view of a processing cell without a cell roof
  • FIG. 1 shows a flexible assembly cell 1 in an oblique view.
  • This comprises a processing cell 100 with a central cell unit (not visible here, see below), in which six processing stations 21-26 are accommodated, of which the processing stations 25 and 26 cannot be seen.
  • a cell roof 30, which comprises sliding doors 31-36 to the respective processing stations 21-26, is arranged above the central cell unit.
  • the sliding door can be closed up to the work surface of the processing station.
  • the sliding door can be closed all the way to the floor.
  • the sliding doors 31 - 36 are designed in two parts.
  • the control units are housed in the cell roof in the area above the processing stations.
  • the flexible assembly cell 1 further comprises an interface 40, in particular an operating element comprising a touchscreen 41, which can be rotated via an arm 42 mounted centrally on the cell roof 30.
  • FIG. 2 shows a schematic oblique view of a central cell unit 110 of the processing cell 100. This comprises a hexagonal base body 11 to which the processing stations 21-26 can be docked. Six partition walls 1 12 - 1 17 are attached to the central cell unit, with which the
  • Processing stations 21-26 can also be attached to the side and centered.
  • the partition walls and the hexagonal base body 11 1 each include stops and clamping mechanisms on which the processing stations 21-26 can rest, so that they can be easily aligned and fixed.
  • FIG. 3 shows a schematic oblique view of a processing cell 100 without a cell roof 30, with five processing stations.
  • a processing station 21 comprises an integrated lift for containers.
  • the containers can be introduced from the outside through an opening into the body of the processing station 21, whereupon the container can be lifted through the work surface via a lift mechanism.
  • the processing station 24 is designed identically to the processing station 21.
  • the processing station 22 comprises a conveyor belt, which through a side wall of the body of the processing station 22 leads into the body and through the work surface. In this way, piece goods can be continuously added to or removed from the processing station 22.
  • the processing station 26 is analogous to the processing station 22, but equipped with two conveyor belts. In this way, the transport in and out can be carried out continuously by the same processing station 26. Further possible embodiments of processing stations are known to those skilled in the art.
  • a flange handling device in the form of a robot 118 is arranged on each of the partition walls 112-117. With the robot 118 the piece goods can be moved between neighboring processing stations or within a processing station.
  • the robot 1 18 on the partition wall 1 14 is identified in FIG.
  • the processing cell 100 comprises a centrally arranged column 120 to which a cover plate 121 is attached.
  • Receivers for workpiece carriers and tools are arranged on the underside of cover plate 121 and on column 120. The respective
  • Robots 1 18 can thus access a large and compactly arranged selection of workpiece carriers and tools.
  • the cover plate 121 can optionally also be designed to be rotatable.
  • the column 120 can also be rotatable.
  • the cover plate 121 and the column 120 can optionally be designed to be fixed with respect to one another or rotatable with respect to one another.
  • drivable carriages are arranged on a circular rail system. This can be used to transport piece goods between the individual processing stations.
  • FIGS. 4a to 4c show a schematic representation of a coupling sequence of a processing station 21 on a receptacle of the processing cell 100.
  • the sliding door 31 is already completely open - previously it could have been closed down to floor level.
  • the recording for the processing station 21 is now released.
  • the processing station 21 is now moved into the receptacle with a forklift and placed on the stops. The centering is done by vertical, in particular V-shaped stops over the dead weight during lowering.
  • FIG. 4b the processing station 21 is positioned in the receptacle.
  • the power connections are now coupled and data connections are established, and the sliding door 31 is closed except for the work surface of the processing station 21, whereupon the processes for processing the piece goods can be started.
  • a flexible assembly cell which has a particularly compact structure and which can be efficiently adapted to new circumstances.

Abstract

Eine Bearbeitungszelle (100) für die Automation einer Fertigungsstrasse, umfasst eine zentrale Zelleneinheit (110) mit sechs Aufnahmen zur jeweiligen reversiblen Aufnahme einer Bearbeitungsstation (21 - 26), wobei die sechs Aufnahmen zur Zelleneinheit aussenliegend, hexagonal angeordnet sind, und wobei zwischen zwei Aufnahmen der sechs Aufnahmen, welche nebeneinander angeordnet sind, weiter ein erstes Handhabungsgerät (118) angeordnet ist, wobei ein Wirkungsraum des ersten Handhabungsgeräts (118) die zwei Aufnahmen zumindest teilweise erfasst.

Description

Montagezelle
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Bearbeitungszelle für die Automation einer Fertigungsstrasse, umfassend eine zentrale Zelleneinheit mit sechs Aufnahmen zur jeweiligen reversiblen Aufnahme einer Bearbeitungsstation, wobei die sechs Aufnahmen zur Zelleneinheit aussenliegend, hexagonal angeordnet sind. Die Erfindung betrifft weiter eine Bearbeitungsstation zur Verwendung in einer Bearbeitungszelle sowie eine Anordnung umfassend die Bearbeitungsstation und die Bearbeitungszelle und ein Verfahren zum Betreiben der Anordnung.
Stand der Technik
Produktionsbetriebe sind bestrebt, möglichst effizient und kostengünstig zu arbeiten, so dass eine Produktmarge maximiert werden kann. Produkte durchlaufen dabei in immer kürzeren Zyklen Überarbeitungs- und Optimierungsprozesse. Dies hat zur Folge, dass die Produktionsbetriebe Produktionsanlagen regelmässig umbauen und anpassen müssen. Während solcher Phasen muss die Produktion typischerweise unterbrochen, was zu einem Produktionsausfall führt und die Kosten pro Produkt in die Höhe treibt.
Um einen Umbau respektive eine Anpassung einer Fertigungsstrasse effizient durchführen zu können, sind modulare Roboterzellen bekannt. Die EP 3 539 736 A1 (Acam Solution s.r.o.) offenbart beispielsweise eine solche Roboterzelle, welche austauschbare periphere
Module umfasst, welche über eine universelle Software und ein universelles Hardwareinterface eine bestimmte Funktionalität aufweisen können. Die Roboterzelle ist als Sechseck ausgebildet, an welche die Module über ein Klemmsystem befestigt und über ein Hardwareinterface sowie mit Übertragungsmittel für elektrische und pneumatische Energie verbunden werden.
Die gegenwärtig bekannten Modularen Roboterzellen haben den Nachteil, dass deren Raumausnutzung gering ist und die Verfahrwege der Roboter gross sind. Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende modulare Roboterzelle, insbesondere für eine Fertigungsstrasse zu schaffen, welche eine besonders hohe Raumnutzung und geringe Verfahrwege zwischen den Stationen aufweist. Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung ist zwischen zwei Aufnahmen der sechs Aufnahmen, welche nebeneinander angeordnet sind, weiter ein erstes Handhabungsgerät angeordnet, wobei ein Wirkungsraum des ersten Handhabungsgeräts die zwei Aufnahmen zumindest teilweise erfasst. Damit werden besonders kurze Wege für einen Transport von Teilen zwischen zwei benachbarten Bearbeitungsstationen erreicht. Weiter kann damit die Bearbeitungszelle für zum Beispiel Werkzeughalterungen etc. freigehalten werden. Natürlich kann die Bearbeitungszelle dennoch zusätzlich ein Handhabungsgerät umfassen. Mit der Hexagon- Form kann eine optimale Raumausnutzung erreicht werden, da damit die Bearbeitungsstationen in derselben Grössenordnung (typischerweise etwas kleiner) als die Bearbeitungszelle gehalten werden können, während gleichzeitig aufgrund der Hexagonform im Wesentlichen der gesamte Raum ausgenutzt werden kann.
Unter dem Begriff der Bearbeitungszelle wird eine Zelle verstanden, welche für die Automation einer Fertigungsstrasse eingesetzt werden kann. Eine solche Bearbeitungszelle dient vorliegend als zentrales Element zum Koordinieren von mehreren
Bearbeitungsstationen. Die Bearbeitungszelle umfasst eine zentrale Zelleneinheit. Diese Zelleneinheit weist eine im Wesentlichen hexagonale Grundform auf. An jeder Hexagonseite ist eine Aufnahme für eine Bearbeitungsstation ausgebildet. Somit umfasst die zentrale Zelleneinheit sechs Aufnahmen für eine Bearbeitungsstation. Die Bearbeitungsstationen sind auswechselbar. Die Bearbeitungsstationen können unterschiedlich ausgebildet sein und jeweils auf konkrete Einsatzzwecke optimiert sein. Solche Einsatzzwecke können zum Beispiel eine Fördereinrichtung umfassen, womit über eine Bearbeitungsstation die zu bearbeitenden Teil angeführt und nach der Bearbeitung wieder abgeführt werden können. Weiter können die Bearbeitungsstationen zum Schneiden, Fräsen, Bohren, Schweissen, Kleben, Löten, Drucken, Pressen, Bestücken, Beschriften, Testen, Verpacken, Vermessen, etc. ausgebildet sein. Die Aufzählung ist nicht abschliessend zu verstehen, dem Fachmann sind dazu eine Vielzahl weiterer möglicher Einsatzgebiete bekannt. Die sechs Aufnahmen sind zur Zelleneinheit aussenliegend, hexagonal angeordnet. Die Bearbeitungsstationen umfassen somit Kontaktseite, welche mit der Aussenkontur der zentralen Zelleneinheit in Kontakt tritt, respektive gekoppelt wird.
Als nebeneinander angeordnete Aufnahmen werden vorliegend zwei Aufnahmen verstanden, welche den geringsten Abstand zueinander aufweisen, d.h. zu einer ersten Aufnahme ist diejenige zweite Aufnahme benachbart, welche der ersten am Nächsten kommt. Es ist möglich und typisch, dass zwei Aufnahmen diese Bedingung erfüllen.
Unter Wirkungsraum wird ein Raum verstanden, welcher durch das erste Handhabungsgerät abgedeckt werden kann. Bei einem Roboterarm würde dies einem Raum entsprechen, welcher durch den Roboterarm erreicht werden kann - zum Beispiel zum Ergreifen eines Teils.
Dem Fachmann ist klar, dass auch auf der zentralen Zelleneinheit ein oder mehrere Handhabungsgeräte angeordnet sein können. Prinzipiell kann in diesem Fall auch auf die Handhabungsgeräte zwischen zwei nebeneinander liegenden Aufnahmen verzichtet werden.
Vorzugsweise ist die zentrale Zelleneinheit zwischen den zwei Aufnahmen der sechs Aufnahmen mit einer Zwischenwand verbunden, an welcher das Handhabungsgerät angeordnet ist. Bei einer Anordnung, umfassend die Bearbeitungszelle und zwei benachbarte Bearbeitungsstationen, liegen vorzugsweise die beiden Bearbeitungsstationen an derselben Zwischenwand an. Die Zwischenwand kann vorzugsweise auch zur Befestigung der Bearbeitungsstation an der Bearbeitungszelle dienen. Weiter kann die Zwischenwand bevorzugt als stabilisierendes Element für die Bearbeitungszelle dienen, da diese damit ausserhalb der Zelleneinheit am Boden abgestützt werden kann.
In Varianten kann auf die Zwischenwand verzichtet werden. Das Handhabungsgerät kann auch an einer einfachen horizontalen oder vertikalen Stütze befestigt sein.
Bevorzugt ist zwischen paarweise benachbarten Aufnahmen der sechs Aufnahmen jeweils eine Zwischenwand angeordnet, wobei insbesondere an jeder Zwischenwand oder an jeder zweiten Zwischenwand ein Handhabungsgerät angeordnet ist. Die Zwischenwände sind jeweils mit der zentralen Zelleneinheit verbunden. Damit kann eine Bearbeitungsstation zwischen zwei Zwischenwänden befestigt werden, womit diese stabiler gehalten werden kann. Die Anzahl an Handhabungsgeräten ist dabei beliebig und kann zwischen 1 und 6 jede Zahl betragen. Vorzugsweise werden drei Handhabungsgeräte eingesetzt, welche alternierend, bei jeder zweiten Zwischenwand angeordnet sind. Damit kann in optimierter Weise jeder Bereich der Bearbeitungsstation mit mindestens einem Handhabungsgerät erreicht werden.
In Varianten können auch weniger als sechs Zwischenwände vorgesehen sein. Vorzugsweise weisen zwei benachbarte Zwischenwände einen Zwischenwinkel von 60 Grad auf, wobei die Zwischenwände insbesondere als flächige Bauteile ausgebildet sind. Damit kann auch die Bearbeitungsstation eine hexagonale Form aufweisen, somit eine kompakte Bauweise erreicht wird. Durch die flächige Bauweise wird wiederum möglichst wenig Platz beansprucht, so dass entsprechend mehr Platz für die Bearbeitungsstationen verbleibt.
In Varianten kann der Zwischenwinkel auch weniger als 60 Grad betragen, insbesondere können die Zwischenwände auch keilförmig, hin zur Zelleneinheit zusammenlaufend, ausgebildet sein. In diesem Fall können zwei sich gegenüberliegende Seiten zweier Zwischenwände auch parallel verlaufen. Prinzipiell kann der Winkel auch grösser als 60 Grad sein.
Vorzugsweise ist das Handhabungsgerät als Roboter, insbesondere als Roboter mit mindestens 4 Achsen, ausgebildet. In Varianten kann der Roboter auch weniger als 4 Achsen umfassen. Das
Handhabungsgerät kann auch als ein Fördermittel, zum Beispiel ein Laufwagen, ein Rollenbock etc. ausgebildet sein. Dem Fachmann sind weitere Varianten bekannt.
Bevorzugt umfassen die sechs Aufnahmen mindestens einen Anschluss für ein Computerinterface, einen Anschluss für elektrische Energie und/oder einen Anschluss für Druckluft. Damit kann ausgehend von der zentralen Zelleneinheit die peripheren
Bearbeitungsstationen mit Energie und Daten gespiesen werden. Insbesondere die Daten können vorzugsweise auch von der Bearbeitungsstation zur zentralen Zelleneinheit gesendet werden. Aber auch Energie könnte prinzipiell von den Bearbeitungsstationen zur zentralen Zelleneinheit übertragen werden. Nicht jede Aufnahme muss ein Interface oder ein Anschluss für elektrische Energie und/oder einen Anschluss für Druckluft umfassen. Einzelne Aufnahmen können auch über keine dieser Anschlüsse verfügen. In der bevorzugten Ausführungsform umfassen jedoch alle Aufnahmen sowohl ein Computerinterface, einen Anschluss für elektrische Energie und einen Anschluss für Druckluft. Das Computerinterface kann beliebig ausgebildet sein, insbesondere kann dies auch als einfache Datenleitung aus einem metallischen Leiter, Fiberoptisch, Bluetooth, Infrarot, Funk, W-LAN etc. ausgebildet sein. Anschlüsse für Druckluft und elektrische Energie sowie zugehörige, insbesondere mechanische Kopplungsmittel sind dem Fachmann hinreichend geläufig.
Vorzugsweise umfasst die zentrale Zelleneinheit ein Warentransportsystem, insbesondere mindestens einen auf einer kreisförmigen Schiene verfahrbaren Wagen. Damit können Teile entlang des Warentransportsystems transportiert werden und insbesondere den einzelnen Bearbeitungsstationen und den zugehörigen Handhabungsgeräten zugänglich gemacht werden. Damit können Teile effizienter zu den Bearbeitungsstationen gefördert werden. Prinzipiell kann das Warentransportsystem auch doppelstöckig oder mehrstöckig ausgebildet sein, so dass parallel mehr Teile transportiert werden können, insbesondere auch zum Beispiel im Gegenverkehr. Das Warentransportsystem kann weiter auch Sternförmig ausgebildet sein, so dass der Warentransport bezüglich eines Umkreises der zentralen Zelleneinheit radial oder in Richtung einer Sekante erfolgen kann,
In Varianten kann auf das Warentransportsystem der zentralen Zelleneinheit auch verzichtet werden.
Bevorzugt umfassen die sechs Aufnahmen mindestens einen horizontalen und/oder vertikalen Anschlag für eine Bearbeitungsstation, wobei insbesondere der horizontale Anschlag zur Aufnahme einer Last der Bearbeitungsstation ausgebildet ist. Besonders bevorzugt umfasst jede der sechs Aufnahmen sowohl einen horizontalen als auch einen vertikalen Anschlag. Ein horizontaler Anschlag kann zum Beispiel ein oder mehrere V- förmige Elemente an der Zentrieraufnahme umfassen, wobei die Bearbeitungsstation ein entsprechendes Gegenstück aufweist, welches durch einführen in das V-förmige Element automatisch quer zur V-Form zentriert wird. Weiter kann die Zentrieraufnahme auch eine Kegelform aufweisen, womit eine gleichzeitige Zentrierung in jede Richtung möglich ist. Dem Fachmann sind weitere Varianten bekannt.
In Varianten kann auf die Anschläge verzichtet werden. Die Bearbeitungsstationen können statt unabhängig von der Bearbeitungsstation ausrichtbar ausgebildet sein, zum Beispiel über verstellbare Füsse etc.
Vorzugsweise umfassen die sechs Aufnahmen eine Klemmmechanik zum Klemmen einer Bearbeitungsstation. Damit kann die Bearbeitungsstation relativ zur Bearbeitungsstation fixiert werden, womit wiederum präzise relative Positionierungen zwischen der Bearbeitungsstation und der Bearbeitungsstation möglich sind. Klemmmechaniken, welche in der vorliegenden Anwendung geeignet sind, sind dem Fachmann geläufig. Vorzugsweise umfasst die Klemmmechanik mindestens einen Konus an einer Zwischenwand und/oder an der zentralen Zelleneinheit sowie mindestens einen Ausrichtbolzen an der Bearbeitungsstation, wobei der Ausrichtbolzen von oben in den Konus eingeführt wird, womit die Bearbeitungsstation relativ zur zentralen Zelleneinheit ausgerichtet wird. Weiter kann die Klemmmechanik zum Beispiel einen Haken umfassen, welcher bei der Bearbeitungsstation in eine Öffnung einhängt und diese an die Bearbeitungsstation heranzieht.
Alternativ können auch automatisch betätigbare Schraubverbindungen etc. vorgesehen sein, womit die Bearbeitungsstationen an der Bearbeitungsstation fixiert werden können. In weiteren Varianten kann auf eine Fixierung der Bearbeitungsstationen an der
Bearbeitungsstation verzichtet werden.
Die exakte Positionierung der Bearbeitungsstationen kann in einer weiteren Variante durch Messmittel, insbesondere mit optischen Geräten, zum Beispiel mit einem der Roboter, überprüft werden. Hierbei kann einerseits auf Basis der Vermessungsdaten der aktuellen Position der Bearbeitungsstation die Position der Bearbeitungsstation korrigiert werden. Anderseits kann auf Basis der Vermessungsdaten auch lediglich eine Arbeitsfläche der Bearbeitungsstation justiert werden. Weiter kann auf Basis der Vermessungsdaten lediglich eine Position von Werkstücken, Werkstückträger, Werkzeuge etc. angepasst werden. In Varianten kann auf die Vermessung auch verzichtet werden. Vorzugsweise ist der Anschlag und/oder die Klemmmechanik an der zentralen
Zelleneinheit angeordnet. Damit kann die Bearbeitungsstation besonders effizient, in einer Montagerichtung an der Zelleneinheit befestigt werden.
In Varianten oder zusätzlich kann der Anschlag und/oder die Klemmmechanik an einer Zwischenwand angeordnet sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die zentrale Zelleneinheit und die Zwischenwände jeweils vertikale und/oder horizontale Anschläge, während lediglich die zentrale Zelleneinheit eine Klemmmechanik umfasst. Alternativ dazu können auch die Seitenwände über eine Klemmmechanik verfügen. Weiter kann die Klemmmechanik auch in den Bearbeitungsstationen angeordnet sein. Vorzugsweise umfasst die Bearbeitungszelle weiter ein Werkzeuglager und/oder ein Werkstückträgerlager, welches insbesondere eine zur Bearbeitungszelle mittig angeordnete Säule und die Säule eine Deckplatte umfasst, wobei an einer Untersicht der Deckplatte und/oder an der Säule Halterungen zum Halten von Werkzeugen und/oder Werkstückträger angeordnet sind. Durch eine bevorzugte Anordnung der Handhabungsgeräte ausserhalb der zentralen Zelleneinheit, besteht nun hinreichend Raum in der zentralen Zelleneinheit, um Werkzeuge und Werkzeugaufnahmen bereit zu stellen. Der Werkstückträger kann dazu um die Säule rotierbar ausgebildet sein, so dass die Werkzeugträger und die Werkzeuge allen Handhabungsgeräten zugänglich sind.
In Varianten kann das Werkzeuglager respektive das Werkstückträgerlager auch anderweitig angeordnet sein, zum Beispiel im Bereich der Zwischenwände oder der Bearbeitungsstationen. In weiteren Varianten kann darauf auch verzichtet werden.
Vorzugsweise sind an der Untersicht der Deckplatte Kameras angeordnet, welche insbesondere entlang der Deckplatte verschwenkbar und/oder verfahrbar sind. Damit kann der Fertigungsprozess optisch überwacht werden. Die Verfahrbarkeit kann relativ zur Deckplatte vorgesehen sein. Alternativ kann die Deckplatte rotierbar ausgebildet sein. In letzterem Fall können damit über denselben Antrieb die Kameras und die Werkzeugträger nach Bedarf bewegt werden.
In Varianten können die Kameras auch an einem Zellendach (siehe unten) oder an den Handhabungsgeräten angeordnet sein.
Vorzugsweise umfasst die Bearbeitungsstation ein Zellendach, welches die zentrale Zelleneinheit und insbesondere die Aufnahmen der Bearbeitungszelle überdacht, wobei das Zellendach vorzugsweise auf sechs Stützsäulen abgestützt ist, wobei die Stützsäulen jeweils auf einer der sechs Zwischenwände montiert ist. Besonders bevorzugt sind die Stützsäulen auf einem distalen Ende der Zwischenwände montiert, so dass ein möglichst grosser Freiraum zwischen der mittig angeordneten Säule und den Stützsäulen geschaffen werden kann. Weiter vorzugsweise ist das Zellendach auf der mittig angeordneten Säule abgestützt.
Dem Fachmann sind weitere Varianten bekannt, wie ein Zellendach auf der zentralen Zelleneinheit abgestützt werden kann. Insbesondere können die Stützsäulen beispielsweise auch auf der zentralen Zelleneinheit abgestützt sein. Bevorzugt umfasst das Zellendach sechs in vertikaler Richtung antreibbare, erste Schiebetüren, womit jeweils, insbesondere bei eingesetzter Bearbeitungsstation, ein Bereich zwischen dem Zellendach und einer der sechs Aufnahmen geschlossen werden kann. Bei eingesetzter Bearbeitungsstation kann damit, insbesondere während dem Betrieb, die Bearbeitungsstation gesichert werden, so dass ein versehentliches, zum Beispiel menschliches Eingreifen verhindert werden kann.
In Varianten kann auf die ersten Schiebetüren verzichtet werden. Stattdessen können Schwenktüren, horizontale Schiebetüren, Sicherheitsscanner, Lichtschranken oder dergleichen vorgesehen sein.
Vorzugsweise umfasst die Bearbeitungsstation sechs in vertikaler Richtung antreibbare, zweite Schiebetüren, welche derart ausgeführt sind, dass, insbesondere bei nicht eingesetzter Bearbeitungsstation, jeweils in einem Aufnahmebereich ein Bereich einer der sechs Aufnahmen, zwischen der geschlossenen ersten Schiebetüre und dem Boden geschlossen werden kann.
In Varianten kann auf die zweiten Schiebetüren verzichtet werden. Stattdessen können Schwenktüren, horizontale Schiebetüren oder dergleichen vorgesehen sein.
Vorzugsweise sind die ersten Schiebetüren und/oder die zweiten Schiebetüren über einen oder mehrere elektrisch angetriebene Seilzüge angetrieben. Alternativ können die Schiebetüren auch über Zahnstangenantriebe, pneumatisch oder andere dem Fachmann bekannte Mittel angetrieben sein.
Bevorzugt ist eine Steuerungseinheit im Zellendach vorzugsweise derart angeordnet, dass sie von aussen unmittelbar zugänglich ist. Damit kann eine Wartung oder eine Reparatur der Steuerungseinheit effizienter durgeführt werden.
In Varianten kann die Steuerungseinheit im Zellendach auch derart angeordnet sein, dass diese nicht unmittelbar von aussen zugänglich ist. Die Steuerungseinheit kann auch anderweitig positioniert sein, insbesondere in einem Sockel der zentralen Zelleneinheit. Eine Bearbeitungsstation weist vorzugsweise eine Hexagonform auf. Damit können diese platzsparend gelagert werden. Alternativ können die Bearbeitungsstationen auch nur drei zusammenhängende Kanten einer Hexagonform aufweisen, wobei die beiden freien Enden der Kanten beliebig verbunden sein können, insbesondere als Kreisbogen, womit die Anordnung der Sechs Bearbeitungsstationen um die Zelleneinheit einen Kreis bilden. Weiter können Kreisbogen mit anderen Radien, eine Gerade, Polygone etc. als Verbindungslinien zwischen den freien Enden vorgesehen sein, um die Grundfläche der Bearbeitungsstation zu definieren. Weiter können die Bearbeitungsstationen auch Kreisrund ausgebildet sein. Bevorzugt umfasst sie für eine Gabel eines Gabelstaplers zugängliche Auflageflächen, womit die Bearbeitungsstation mittels Gabelstapler transportierbar ist. Damit können die Bearbeitungsstationen besonders effizient ausgetauscht werden. Alternativ können die Bearbeitungsstationen auch autonom fahrbar ausgebildet sein. Dem Fachmann sind weitere Möglichkeiten bekannt. Bevorzugt umfasst die Bearbeitungsstation mindestens einen Anschluss für ein Computerinterface, einen Anschluss für elektrische Energie und/oder einen Anschluss für Druckluft. Damit kann ausgehend von der zentralen Zelleneinheit die peripheren Bearbeitungsstationen mit Energie und Daten gespiesen werden.
Nicht jede Bearbeitungsstation muss ein Interface oder ein Anschluss für elektrische Energie und/oder einen Anschluss für Druckluft umfassen. Einzelne Bearbeitungsstationen können auch über keine oder nur einzelne dieser Anschlüsse verfügen - dies kann insbesondere von deren Spezialisierung abhängen. In der bevorzugten Ausführungsform umfassen jedoch alle Bearbeitungsstation sowohl ein Computerinterface und einen Anschluss für elektrische Energie und wahlweise einen Anschluss für Druckluft. Das Computerinterface kann beliebig ausgebildet sein, insbesondere kann dies auch als einfache Datenleitung aus einem metallischen Leiter, Fiberoptisch, Bluetooth, Infrarot, Funk etc. ausgebildet sein. Anschlüsse für Druckluft und elektrische Energie sowie zugehörige, insbesondere mechanische Kopplungsmittel sind dem Fachmann hinreichend geläufig. Vorzugsweise umfasst die Bearbeitungsstation ein Zuführsystem, womit, bei in einer Bearbeitungszelle angeordneter Bearbeitungsstation und während eines laufenden Prozesses, Teile der Bearbeitungszelle zugeführt oder von der Bearbeitungszelle abgeführt werden können. Damit kann ein kontinuierlicher Betrieb erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist, wenn das Zuführsystem an einem Sockel der Bearbeitungsstation ankoppeln kann, so dass der Austausch von Teilen auch bei geschlossener erster Schiebetür erfolgen kann. Damit ist ein besonders sicherer, kontinuierlicher Betrieb möglich. Das Zuführsystem kann dabei als Förderband oder dergleichen ausgebildet sein. Weiter kann auch ein Logistikroboter zur Zu- und Abfuhr von Teilen vorgesehen sein.
In Varianten kann auf das Zuführsystem auch verzichtet werden. In diesem Fall können die Bearbeitungsstationen mit den Teilen bestückt und anschliessend in die Aufnahme der Bearbeitungsstation positioniert werden. Damit kann ein diskontinuierlicher Prozess erreicht werden. Weiter können Teile auch über Logistikroboter in eine leere Aufnahme (in welcher sich keine Bearbeitungsstation befindet) zugeführt und von dieser auch abgeführt werden. Der Logistikroboter kann derart beschaffen sein, dass dieser auch bei geschlossener oberer Schiebetür in die Aufnahme ein- und ausfahren kann.
Vorzugsweise umfasst die Bearbeitungsstation eine Arbeitsfläche, wobei das Zuführsystem einen Lift umfasst, welcher die Arbeitsfläche durchfahren kann.
In Varianten oder zusätzlich kann das Zuführsystem ein Förderband umfassen, womit Teile durch eine Arbeitsfläche hindurch geführt werden können.
Die Zellen können als Einzelzellen ausgelegt sein, wobei ein Prozess mit zwischen einer und sechs Bearbeitungsstationen in der Zelle durchgeführt wird. Weiter besteht auch die Möglichkeit, mehrere Zellen zusammen einzusetzen, so dass in einer Anordnung von mehreren Zellen mehr als sechs Bearbeitungsstationen für einen Prozess eingesetzt werden können. Vorzugsweise werden in diesem Fall die Teile über ein Transportsystem zwischen zwei Zellen übertragen, welches zum Beispiel ein Förderband, ein Logistikroboter etc. umfassen kann. In einer weiteren bevorzugten Variante können die Teile auch direkt durch einen Austausch einer Bearbeitungsstation von einer ersten Zelle zu einer zweiten Zelle übertragen werden. In einer weiteren Variante können zwei Zellen auch über eine gemeinsame Bearbeitungsstation verfügen. Damit können auch mehr als zwei Zellen verkettet werden. Der Transport der Teile kann somit über einen Roboter im Bereich der gemeinsamen Bearbeitungsstation erfolgen. Weiter können auch drei Zellen paarweise über zwei gemeinsame Bearbeitungsstationen verfügen. Prinzipiell kann damit eine flächendeckende Anordnung der Zellen erfolgen, in welcher eine nicht randständige Bearbeitungsstation jeweils durch zwei Zellen umfasst ist.
Dem Fachmann ist auch klar, dass statt einer Bearbeitungsstation auch eine Maschine in einer Aufnahme der Zelle angekoppelt werden kann, welche insbesondere zum Beispiel stationär und nicht auswechselbar vorgesehen ist. So können zum Beispiel roh-Teile am Ende einer Produktionskette direkt in eine Zelle überführt werden, wo sie Vermessen, Nachbearbeitet etc. werden können. Dem Fachmann sind auch hierzu beliebig viele Anwendungen bekannt.
Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schrägansicht einer flexiblen Montagezelle; Fig. 2 eine schematische Schrägansicht einer zentralen Zelleinheit;
Fig. 3 eine schematische Schrägansicht einer Bearbeitungszelle ohne Zellendach; und
Fig. 4a-4c eine schematische Darstellung eines Kopplungsablaufs einer Bearbeitungsstation an einer Aufnahme der Bearbeitungszelle. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wege zur Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine flexible Montagezelle 1 in einer Schrägansicht. Diese umfasst eine Bearbeitungszelle 100 mit einer zentralen Zelleneinheit (hier nicht ersichtlich, siehe unten), in welcher sechs Bearbeitungsstationen 21 - 26 aufgenommen sind, von welchen die Bearbeitungsstationen 25 und 26 nicht ersichtlich sind. Über der zentralen Zelleneinheit ist ein Zellendach 30 angeordnet, welches zu den jeweiligen Bearbeitungsstationen 21 - 26 Schiebetüren 31 - 36 umfasst. Bei eingesetzter Bearbeitungsstation kann die Schiebetür bis zur Arbeitsfläche der Bearbeitungsstation geschlossen werden. Bei entfernter Bearbeitungsstation kann die Schiebetür jeweils bis zum Boden hin geschlossen werden. Dazu sind die Schiebetüren 31 - 36 zweiteilig ausgeführt. Im Bereich oberhalb der Bearbeitungsstationen sind im Zellendach die Steuerungseinheiten untergebracht. Weiter umfasst die flexible Montagezelle 1 ein Interface 40, insbesondere ein Bedienelement umfassend einen Touchscreen 41, welcher über einen zentral an dem Zellendach 30 gelagerten Arm 42 rotiert werden kann. Die Figur 2 zeigt eine schematische Schrägansicht einer zentralen Zelleinheit 1 10 der Bearbeitungszelle 100. Diese umfasst einen hexagonalen Grundkörper 1 1 1, an welchen die Bearbeitungsstationen 21 - 26 angedockt werden können. An der zentralen Zelleneinheit sind sechs Zwischenwände 1 12 - 1 17 befestigt, womit die
Bearbeitungsstationen 21 - 26 auch seitlich befestigt und zentriert werden können. Die Zwischenwände sowie der hexagonale Grundkörper 1 1 1 umfassen jeweils Anschläge und Klemmmechanismen, auf welchen die Bearbeitungsstationen 21 - 26 aufliegen können, so dass diese einfach ausgerichtet und fixiert werden können.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Schrägansicht einer Bearbeitungszelle 100 ohne Zellendach 30, mit fünf Bearbeitungsstationen. Eine der Aufnahmen ist nicht besetzt. Eine Bearbeitungsstation 21 umfasst einen integrierten Lift für Behälter. Die Behälter können von aussen durch eine Öffnung in den Korpus der Bearbeitungsstation 21 eingeführt werden, worauf der Behälter über einen Liftmechanismus durch die Arbeitsfläche hindurch angehoben werden kann. Die Bearbeitungsstation 24 ist zur Bearbeitungsstation 21 identisch ausgeführt. Die Bearbeitungsstation 22 umfasst ein Förderband, welches durch eine Seitenwand des Korpus der Bearbeitungsstation 22 in den Korpus hineinführt und durch die Arbeitsfläche hindurch führt. Damit können kontinuierlich Stückgut zur Bearbeitungsstation 22 hinzu respektive von dieser abgeführt werden. Die Bearbeitungsstation 26 ist analog zur Bearbeitungsstation 22, jedoch mit zwei Förderbänder ausgestattet. Damit kann der Zu- und Abtransport durch dieselbe Bearbeitungsstation 26 kontinuierlich erfolgen. Dem Fachmann sind weitere mögliche Ausführungsformen von Bearbeitungsstationen bekannt.
Vorliegend ist auf jeder der Zwischenwände 1 12 - 1 17 ein Flandhabungsgerät in der Form eines Roboters 1 18 angeordnet. Mit den Roboter 1 18 kann das Stückgut zwischen benachbarten Bearbeitungsstationen oder innerhalb einer Bearbeitungsstation bewegt werden. Exemplarisch ist in der Figur 3 der Roboter 1 18 auf der Zwischenwand 1 14 gekennzeichnet.
Die Bearbeitungszelle 100 umfasst eine mittig angeordnete Säule 120, an welcher eine Deckplatte 121 angebracht ist. An der Untersicht der Deckplatte 121 sowie an der Säule 120 sind Aufnahmen für Werkstückträger und Werkzeuge angeordnet. Die jeweiligen
Roboter 1 18 können damit auf eine kompakt angeordnete und grosse Auswahl von Werkstückträger und Werkzeuge zugreifen. Die Deckplatte 121 kann wahlweise zusätzlich rotierbar ausgebildet sein. Die Säule 120 kann ebenfalls rotierbar sein. Die Deckplatte 121 und die Säule 120 können wahlweise zueinander fix oder relativ zueinander rotierbar ausgebildet sein.
Auf der zentralen Zelleneinheit 1 10 sind auf einem kreisrunden Schienensystem antreibbare Laufwagen angeordnet. Über diese kann Stückgut zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen transportiert werden.
Die Figuren 4a bis 4c zeigen eine schematische Darstellung eines Kopplungsablaufs einer Bearbeitungsstation 21 an einer Aufnahme der Bearbeitungszelle 100. In der Figur 4a ist die Schiebetür 31 bereits vollständig geöffnet - zuvor kann sie bis auf Bodenhöhe geschlossen gewesen sein. Nun ist die Aufnahme für die Bearbeitungsstation 21 freigegeben. Die Bearbeitungsstation 21 wird nun mit einem Stapler in die Aufnahme eingefahren und auf den Anschlägen abgestellt. Die Zentrierung erfolgt dabei durch vertikale, insbesondere V-förmige Anschläge über das Eigengewicht während des Absetzens. In der Figur 4b ist die Bearbeitungsstation 21 in der Aufnahme positioniert. Nun werden die Energieanschlüsse gekoppelt und Datenverbindungen hergestellt, sowie die Schiebetür 31 bis auf die Arbeitsplatte der Bearbeitungsstation 21 geschlossen, worauf die Prozessabläufe zur Bearbeitung des Stückguts gestartet werden können.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass erfindungsgemäss eine flexible Montagezelle geschaffen wird, welche besonders kompakt aufgebaut ist und welche effizient an neue Gegebenheiten angepasst werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Bearbeitungszelle (100) für die Automation einer Fertigungsstrasse, umfassend: eine zentrale Zelleneinheit (1 10) mit sechs Aufnahmen zur jeweiligen reversiblen Aufnahme einer Bearbeitungsstation (21 - 26), wobei - die sechs Aufnahmen zur Zelleneinheit aussenliegend, hexagonal angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Aufnahmen der sechs Aufnahmen, welche nebeneinander angeordnet sind, weiter ein erstes Handhabungsgerät (1 18) angeordnet ist, wobei ein Wirkungsraum des ersten Handhabungsgeräts (1 18) die zwei Aufnahmen zumindest teilweise erfasst.
2. Bearbeitungszelle (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Zelleneinheit (1 10) zwischen den zwei Aufnahmen der sechs Aufnahmen mit einer Zwischenwand (1 12 - 1 17) verbunden ist, an welcher das Handhabungsgerät (1 18) angeordnet ist.
3. Bearbeitungszelle (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen paarweise benachbarten Aufnahmen der sechs Aufnahmen jeweils eine Zwischenwand (1 12 - 1 17) angeordnet ist, wobei insbesondere an jeder
Zwischenwand (1 12 - 1 17) oder an jeder zweiten Zwischenwand (1 12 - 1 17) ein Handhabungsgerät (1 18) angeordnet ist.
4. Bearbeitungszelle (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Zwischenwände (1 12 - 1 17) einen Zwischenwinkel von 60 Grad aufweisen, wobei die Zwischenwände (1 12 - 1 17) insbesondere als flächige Bauteile ausgebildet sind.
5. Bearbeitungszelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Handhabungsgerät (1 18) als Roboter, insbesondere als Roboter mit mindestens 4 Achsen, ausgebildet ist.
6. Bearbeitungszelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die sechs Aufnahmen mindestens einen Anschluss für ein Computerinterface, einen Anschluss für elektrische Energie und/oder einen Anschluss für Druckluft umfassen.
7. Bearbeitungszelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Zelleneinheit (1 10) ein Warentransportsystem, insbesondere mindestens einen auf einer kreisförmigen Schiene verfahrbaren Wagen umfasst. (Doppelstöckig möglich)
8. Bearbeitungszelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die sechs Aufnahmen mindestens einen horizontalen und/oder vertikalen Anschlag für eine Bearbeitungsstation (21 - 26) umfasst, wobei insbesondere der horizontale Anschlag zur Aufnahme einer Last der Bearbeitungsstation (21 - 26) ausgebildet ist.
9. Bearbeitungszelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die sechs Aufnahmen eine Klemmmechanik zum Klemmen einer Bearbeitungsstation (21 - 26) umfassen.
10. Bearbeitungszelle (100) nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag und/oder die Klemmmechanik an der zentralen Zelleneinheit (1 10) angeordnet ist.
1 1. Bearbeitungszelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Werkzeuglager und/oder ein Werkstückträgerlager umfasst, welches insbesondere eine zur Bearbeitungszelle (100) mittig angeordnete Säule und die Säule eine Deckplatte umfasst, wobei an einer Untersicht der Deckplatte und/oder an der Säule Halterungen zum Halten von Werkzeugen und/oder Werkstückträger angeordnet sind.
12. Bearbeitungszelle (100) nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Untersicht der Deckplatte Kameras angeordnet sind, welche insbesondere entlang der Deckplatte verschwenkbar und/oder verfahrbar sind.
13. Bearbeitungszelle (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Zellendach umfasst, welches die zentrale Zelleneinheit (1 10) und insbesondere die Aufnahmen der Bearbeitungszelle (100) überdacht, wobei das Zellendach vorzugsweise auf sechs Stützsäulen abgestützt ist, wobei die Stützsäulen jeweils auf einer der sechs Zwischenwände (1 12 - 1 17) montiert ist (und weiter vorzugsweise auf der mittig angeordneten Säule abgestützt ist).
14. Bearbeitungszelle (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellendach sechs in vertikaler Richtung antreibbare, erste Schiebetüren umfasst, womit jeweils, insbesondere bei eingesetzter Bearbeitungsstation (21 - 26), ein Bereich zwischen dem Zellendach und einer der sechs Aufnahmen geschlossen werden kann.
15. Bearbeitungszelle (100) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie sechs in vertikaler Richtung antreibbare, zweite Schiebetüren umfasst, welche derart ausgeführt sind, dass, insbesondere bei nicht eingesetzter Bearbeitungsstation (21 - 26), jeweils in einem Aufnahmebereich ein Bereich einer der sechs Aufnahmen, zwischen der geschlossenen ersten Schiebetüre und dem Boden geschlossen werden kann.
16. Bearbeitungszelle (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schiebetüren und/oder die zweiten Schiebetüren über einen oder mehrere elektrische Antriebe, insbesondere über elektrisch angetriebene Seilzüge angetrieben sind.
17. Bearbeitungszelle (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinheit im Zellendach vorzugsweise derart angeordnet ist, dass sie von aussen unmittelbar zugänglich ist.
18. Bearbeitungsstation zur Verwendung in einer Bearbeitungszelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
19. Bearbeitungsstation nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Hexagonform aufweist.
20. Bearbeitungsstation nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Gabel eines Gabelstaplers zugängliche Auflageflächen umfasst, womit die Bearbeitungsstation (21 - 26) mittels Gabelstapler transportierbar ist.
21. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Anschluss für ein Computerinterface, einen Anschluss für elektrische Energie und/oder einen Anschluss für Druckluft umfassen.
22. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Zuführsystem umfasst, womit, bei in einer Bearbeitungszelle (100) angeordneter Bearbeitungsstation (21 - 26) und während eines laufenden Prozesses, Teile der Bearbeitungszelle (100) zugeführt oder von der Bearbeitungszelle (100) abgeführt werden können (bei geschlossener erster Schiebetür)
23. Bearbeitungsstation nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsstation (21 - 26) eine Arbeitsfläche aufweist, wobei das Zuführsystem einen Lift umfasst, welcher die Arbeitsfläche durchfahren kann.
24. Anordnung umfassend eine Bearbeitungszelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis
17 und mindestens eine Bearbeitungsstation (21 - 26) nach einem der Ansprüche 18 bis 23.
25. Verfahren zum Betreiben einer Anordnung nach Anspruch 24.
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