DE202016105302U1

DE202016105302U1 - Bearbeitungseinrichtung

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Publication number: DE202016105302U1
Application number: DE202016105302.1U
Authority: DE
Original assignee: KUKA Systems GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2026-09-24
Also published as: WO2018054934A1

Abstract

Bearbeitungseinrichtung für Werkstücke (3), wobei die Bearbeitungseinrichtung (2) mindestens ein Transportmittel (6) und mindestens eine mobile sowie lösbar mit dem Transportmittel (6) verbindbare Bearbeitungseinheit (7) mit einer Trageinrichtung und mit einer Prozesseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (7) modular und automatisch unterschiedlich konfigurierbar ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Eine solche Bearbeitungseinrichtung für Werkstücke beliebiger Art ist aus der Praxis bekannt. Sie weist eine Bearbeitungseinheit auf, die mit einem lösbaren Transportmittel in Form eines AGV zum Werkstück transportiert werden kann. Die Bearbeitungseinheit hat eine festgelegte und vorgegebene Ausgestaltung. Sie besteht aus einer gestellartigen Trageinrichtung mit einer darauf fest montierten Prozesseinrichtung in Form eines Industrieroboters.
Die US 2010/0217437 A1 zeigt ein autonomes Montagesystem für Flugzeugrümpfe mit fahrbaren Robotern, die fest und dauerhaft mit ihrer Fahreinheit verbunden sind. Zur Anpassung an unterschiedliche Werkstücke können die Roboter ihre mitgeführten Werkzeuge und Ablaufprogramme wechseln.
Andere fahrbare Roboter sind aus der DE 10 2009 027 557 A und der US 2016/0334801 A1 bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Bearbeitungstechnik aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
Die beanspruchte Bearbeitungstechnik, d.h. die Bearbeitungseinrichtung und das Bearbeitungsverfahren sowie eine Bearbeitungsanlage, haben technische und wirtschaftliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Die Bearbeitungseinheit ist modular ausgebildet und kann automatisch unterschiedlich konfiguriert werden.
Sie kann durch die Konfiguration an unterschiedliche Bearbeitungs- und Prozesserfordernisse angepasst werden. Durch die modulare Ausbildung sind einerseits eine große Prozessvariabilität und Konfigurationsfreiheit und andererseits eine hohe Effizienz hinsichtlich Bauaufwand, Platzbedarf und Wirtschaftlichkeit gegeben. Verfahrensmäßig kann die Konfiguration und Konfigurationsänderung der Bearbeitungseinheit durch das Transportmittel durchgeführt werden.
Die beanspruchte Bearbeitungstechnik lässt sich für unterschiedliche Arten von Werkstücken und für unterschiedliche technische Bereiche einsetzen. Zum einen bestehen Einsatzmöglichkeiten und Vorteile für den Aerospace-Bereich, insbesondere für Flugzeuge oder andere Fluggeräte. Die beanspruchte Bearbeitungstechnik kann aber auch im gesamten anderen technischen Bereich außerhalb des Aerospace-Bereichs, d.h. im sogenannten Non-Aerospace-Bereich, mit Erfolg eingesetzt werden. Dies kann z.B. andere Verkehrsmittel, insbesondere Land- oder Wasserfahrzeuge, z.B. Straßen- oder Schienenfahrzeuge oder Schiffe betreffen. Zum Non-Aerospace-Bereich zählen auch andere Konstruktionen, insbesondere Maschinen oder Vorrichtungen, aber auch unbewegliche Gegenstände, insbesondere Gebäude.
Die von den Bearbeitungseinheiten an ein oder mehreren Werkstücken durchgeführten Prozesse können von beliebiger Art sein. Es kann sich z.B. um Auftragsprozesse, Fügeprozesse, Umformprozesse, Montageprozesse, Prüf- oder Messprozesse oder dgl. handeln.
Die Bearbeitungseinrichtung kann eine oder mehrere Bearbeitungseinheiten beinhalten. Die jeweilige Bearbeitungseinheit weist eine modulare Trageinrichtung mit mindestens zwei unterschiedlichen mobilen Tragmodulen auf, die miteinander lösbar verbunden und automatisch gewechselt werden können. Insbesondere können mindestens zwei unterschiedliche Tragmodule aufeinander angeordnet werden. Vorzugsweise steht ein Pool von unterschiedlichen Tragmodulen bereit, die zur Bildung der gewünschten Konfiguration einer Bearbeitungseinheit bedarfsweise miteinander verbunden werden.
Die Bearbeitungseinheit weist jeweils eine auf der Trageinrichtung angeordnete modulare Prozesseinrichtung mit mehreren unterschiedlichen Prozessmodulen auf, die miteinander lösbar verbunden und automatisch gewechselt werden können. Die Prozessmodule sind jeweils einem Tragmodul zugeordnet. Unterschiedliche Arten von Tragmodulen können mit unterschiedlichen Prozessmodulen ausgerüstet sein. Die Zahl der Prozessmodule je Tragmodul kann variieren. Hierbei ist es möglich, mehrere, jeweils einem Tragmodul zugeordnete Prozessmodule zusammen mit ihrem Tragmodul automatisch zu wechseln. Die Prozessmodule können mit ihrem jeweiligen Tragmodul eine feste Zuordnung oder Verbindung haben. Die Konfiguration und Adaption einer Bearbeitungseinheit an einen anderen Bearbeitungsprozess kann auf einfache Weise durch Wechsel eines Tragmoduls und des zugehörigen Prozessmoduls erfolgen.
Die Tragmodule sind bevorzugt plattformartig ausgebildet. Die unterschiedlichen Tragmodule können sich in ein oder mehrere Basis-Tragmodule, insbesondere Basisplattform(en), und in eine Mehrzahl von Prozess-Tragmodule, insbesondere Prozessplattformen, gliedern.
Das Basistragmodul kann eine Stützeinrichtung zur Abstützung auf einem Untergrund aufweisen. Es kann auch mit einem Transportfahrzeug über eine Ladeeinrichtung lösbar und positionsgenau verbunden werden. Die Ladeeinrichtung kann dem Transportfahrzeug und/oder der Stützeinheit, insbesondere dem Basis-Tragmodul, zugeordnet sein. Die Ladeeinrichtung kann weitere Funktionen haben.
Eine Einrichtung zur Positionierung und ggf. Fixierung eines Basis-Tragmodul auf einem Untergrund ist vorteilhaft, um die Bearbeitungseinheit sowie deren Prozesseinrichtung exakt am Werkstück zu positionieren. Zudem können die unterschiedlichen Tragmodule an einer Bereitstellung in definierter Position abgestellt und aufgenommen werden.
Auf oder an dem Basis-Tragmodul können ein oder mehrere Prozess-Tragmodule lösbar und automatisch wechselbar angeordnet werden. Die vollautomatische Aufnahme und Abgabe der Prozess-Tragmodule kann durch das Transportmittel und die Ladeeinrichtung, insbesondere Hubeinrichtung, im Zusammenwirken mit einer entsprechend gestalteten Bereitstellung der Tragmodule durchgeführt werden. Zusätzliche externe angetriebene Beladevorrichtungen sind entbehrlich.
Ein Basis-Tragmodul kann ein Prozessmodul aufweisen, das besonders für Handhabungs- und Führungsaufgaben konzipiert ist. Dies kann z.B. ein Industrieroboter und/oder eine Arbeitsbühne für einen Werker sein. Das Prozessmodul kann fest oder mittels ein oder mehrerer Zusatzachsen beweglich auf dem Basis-Tragmodul angeordnet sein.
Die Prozess-Tragmodule können ein Prozessmodul in Form einer prozessspezifischen Prozessausrüstung aufweisen. Diese kann insbesondere eine Prozessmittelversorgung und/oder ein Prozesswerkzeug aufweisen. Durch Kombination unterschiedlicher Prozess-Tragmodule mit einem Basis-Tragmodul können der Industrieroboter oder ein Werker auf einer Arbeitsbühne unterschiedliche Prozesse ausführen. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es vorteilhaft, eine kleine Zahl von Basis-Tragmodulen und zur flexiblen Prozessadaption eine größere Zahl von Prozess-Tragmodulen vorzusehen und bereitzustellen.
Die Bearbeitungseinheit kann eine automatische Koppeleinrichtung zur Verbindung der Tragmodule und der Prozessmodule aufweisen. Dies erlaubt eine vollautomatische Konfiguration und Prozessadaption einer Bearbeitungseinheit und der Bearbeitungseinrichtung. Verfahrensmäßig stellt die Koppeleinrichtung automatisch eine mechanische und/oder medientechnische Verbindung der Tragmodule und der Prozessmodule bei der Konfiguration einer Bearbeitungseinheit, insbesondere beim Aufnehmen bzw. Aufladen eines Prozess-Tragmoduls und seines Prozessmoduls, her.
Die Koppeleinrichtung kann eine mechanische Kupplung und/oder eine Medienkupplung zwischen Tragmodulen aufweisen. Durch die mechanische Kupplung kann eine positionsgenaue und ggf. fixierbare Anordnung bzw. Aufnahme eines Prozess-Tragmoduls auf einem Basis-Tragmodul erreicht werden. Mit der Medienkupplung kann eine medientechnische Verbindung zwischen diesen Tragmodulen einerseits und zwischen deren jeweiligen Prozessmodulen andererseits geschaffen werden. Über die Medienkupplung können Betriebsmittel, insbesondere Energie, z.B. elektrische Leistungs- und Signalströme, übertragen werden. Die Medienkupplung ist bevorzugt aktiv und kann mit einem eigenen Stellantrieb automatisch geöffnet und geschlossen werden.
Die automatische Koppeleinrichtung kann ferner eine mechanische Wechselverbindung, z.B. mittels eines Greifers und/oder einer automatischen Wechselkupplung, zwischen Prozessmodulen an unterschiedlichen Tragmodulen aufweisen. Ein Industrieroboter am Basis-Tragmodul kann dadurch z. B. automatisch ein Prozesswerkzeug an einem Prozess-Tragmodul aufnehmen, handhaben und bedarfsweise wechseln. Benötigte Betriebsmittel können dem Prozesswerkzeug vom Industrieroboter und/oder extern und von seiner zugehörigen Prozessmittelversorgung, z.B. einem Tank, einer Stromquelle oder dgl., zugeführt werden. Dies kann über eine flexible Prozessmittelzuführung, z.B. über eine biegsame und längenflexible Leitung sowie ggf. ein Stativ, erfolgen. Die flexible Prozessmittelzuführung kann den vom Werker oder vom Industrieroboter induzierten Bewegungen des Prozesswerkzeuges folgen.
Ein Basis-Tragmodul kann eine flexible und bei den Fahrbewegungen der Bearbeitungseinheit mitbewegbare Energiezuführung aufweisen. Die Energie, insbesondere elektrische Energie, kann von einer anlageseitigen und bevorzugt mit Abstand über dem Untergrund und der Bearbeitungseinrichtung angeordneten Betriebsmittelversorgung, insbesondere Energieversorgung, bereitgestellt werden. Die Energiezuführung kann z.B. über flexible Schleppleitungen erfolgen.
Bedarfsweise können außer Energie auch andere Betriebsmittel, z.B. Fluide, insbesondere Druckluft, Kühlmittel oder dgl., bereitgestellt und zugeführt werden. Die Energie bzw. anderen Betriebsmittel können dem auf dem Basis-Tragmodul befindlichen Prozessmodul direkt zugeleitet werden.
Über die Medienkupplung kann ferner die Zuleitung zu dem oder den anderen und auf dem Prozess-Tragmodul befindlichen Prozessmodulen erfolgen. Über die dortige Prozessmittelversorgung, z.B. ein oder mehrere Tanks, können außerdem ein oder mehrere Betriebsmittel, insbesondere Fluide, on board auf dem Prozess-Tragmodul mitgeführt werden. Eine Betriebsmittelergänzung, insbesondere ein Nachtanken oder Austauschen eines Betriebsmittels bzw. seines Behälters, kann stationär an einer Bereitstellung, insbesondere einer Ablage, für ein Prozess-Tragmodul erfolgen.
Die Bearbeitungseinrichtung kann eine oder mehrere automatisch konfigurierbare Bearbeitungseinheiten aufweisen. Diese können bevorzugt jeweils einzeln unterschiedlichen Bearbeitungszonen am Werkstück zugeordnet werden. Sie können sich dadurch beim Transport und bei der Prozessdurchführung in unterschiedlichen Bereichen befinden oder bewegen. Dies ist zur Trennung und Kollisionsvermeidung, insbesondere ihrer mitbewegten Energiezuführungen von Vorteil. Für eine wirtschaftliche und hochflexible Konfiguration der Bearbeitungseinheiten ist es vorteilhaft, eine große Zahl und Variationsbreite von Prozess-Tragmodulen und zugehörigen Prozessmodulen verfügbar zu haben. Die Zahl der benötigten Basis-Tragmodule und zugehörigen Prozessmodule kann deutlich geringer sein. Die Bearbeitungseinrichtung kann für ein oder mehrere Werkstücke vorgesehen sein, wobei ein oder mehrere Bearbeitungseinheiten auch zwischen unterschiedlichen Werkstücken hin und her transportiert werden können.
Dank der lösbaren Verbindung und der Ladeeinrichtung kann die Zahl der benötigten Transportmittel kleiner als die Zahl der Basis-Tragmodule sein. Die Transportmittel können für den Transport der ein oder mehreren Bearbeitungseinheiten von einer Bereitstellung zu einem oder mehreren Werkstücken und auch für einen Versatz zwischen mehreren Arbeitspositionen am Werkstück sorgen. Sie können dann wieder gelöst werden und einen anderen Transportjob durchführen.
Die Transportmittel können außerdem die automatische Konfiguration einer Bearbeitungseinheit durch Auswahl und Aufnahme eines Basis-Tragmoduls sowie durch Aufladen eines oder mehrerer Prozess-Tragmodule an oder auf dem aufgenommenen Basis-Tragmodul durchführen. Das Transportmittel kann außerdem für die direkte Aufnahme und für einen Transport von ein oder mehreren Prozess-Tragmodulen, z.B. zwischen unterschiedlichen Bereitstellungen bzw. Anlagenbereichen, benutzt werden.
Für die genannten Zwecke und Funktionen ist eine Ausbildung als Flurfördermittel, insbesondere als selbstfahrendes, programmgesteuertes und lenkbares Transportfahrzeug, z.B. sog. AGV oder FTF, von Vorteil. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Transportfahrzeug omni-direktional beweglich und kann dafür z.B. Mecanum-Räder aufweisen. Es kann sich aus dem Stand in beliebige Richtungen bewegen und kann auch während der Fahrt die Fahrtrichtung mit einem beliebigen Winkel ändern.
Die verschiedenen Positioniereinrichtungen ermöglichen eine präzise Positionierung der Tragmodule zueinander und relativ zum Werkstück sowie zu einer Bereitstellung. Dies mindert den Justier- und Einmessungsaufwand und steigert Genauigkeit Prozessqualität, Schnelligkeit und Effizienz der Bearbeitungstechnik.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
1: eine schematische Ansicht einer Bearbeitungsanlage mit einer Bearbeitungseinrichtung und mehreren modularen und automatisch unterschiedlich konfigurierbaren Bearbeitungseinheiten,
2: eine Variante der Bearbeitungsanlage von 1 mit mehreren Werkstücken und Bearbeitungseinrichtungen,
3 und 4: ein Basis-Tragmodul einer modularen Trageinrichtung einer Bearbeitungseinheit in verschiedenen Ausführungen und in Seitenansicht,
5 bis 8: einen Konfigurationsvorgang einer Bearbeitungseinheit mit einem Basis-Tragmodul und Aufladen eines Prozess-Tragmoduls in verschiedenen Schritten und in Seitenansicht sowie Draufsicht,
9 und 10: eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines Prozess-Tragmoduls.
Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinrichtung (2) und ein Bearbeitungsverfahren für Werkstücke (3). Die Erfindung betrifft ferner eine Bearbeitungsanlage (1) mit einer oder mehreren Bearbeitungseinrichtungen (2) und einem oder mehreren Werkstücken (3).
Die ein oder mehreren Werkstücke (3) sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Sie können jeweils einteilig oder mehrteilig sein.
In einer Ausführungsvariante sind eine erfindungsgemäße Anwendung und ein oder mehrere Werkstücke (3) aus dem Aerospace-Bereich vorgesehen. Diese können z.B. als Flugzeug oder als anderes Fluggerät ausgebildet sein. Ein solches Werkstück (3) kann z.B. ein Flugzeugteil, z.B. ein Flugzeugrumpf oder ein komplettes Flugzeug sein.
In einer anderen Ausführungsvariante bezieht sich die Erfindung auf Anwendungen und Werkstücke (3) in beliebigen technischen Bereichen mit Ausnahme des Aerospace-Bereichs. Diese Bereiche werden als Non-Aerospace-Bereich bezeichnet. Ein solches Werkstück (3) kann z.B. eine Karosserie oder ein Karosserieteil eines PKWs, Omnibusses, Eisenbahnwagons oder dgl. sein. Zum Non-Aerospace-Bereich zählen auch Flügel, Einhausungen oder andere Teile von Turbinen, Windkraftanlagen oder dgl.. Ferner gehören dazu u.a. Maschinen, Vorrichtungen, Gehäuse oder andere technische Komponenten aus dem Non-Aerospace-Bereich. Zum Non-Aerospace-Bereich können auch Gebäude, insbesondere Fertighäuser, Gewerbebauten oder dgl., gehören. Eine Einsatzmöglichkeit besteht z.B. bei der Montage von Gebäudeteilen, insbesondere Fenstern, Türen oder dgl.
Die Bearbeitungseinrichtung (2) dient dazu, ein oder mehrere Werkstücke (3) mit einem beliebigen Prozess zu bearbeiten. Dies kann z.B. ein Auftragsprozess für Medien, ein Fügeprozess, ein Montageprozess, ein Umformprozess oder dgl. sein.
Die Bearbeitungseinrichtung (2) weist mindestens ein Transportmittel (6) und mindestens eine mobile sowie lösbar mit dem Transportmittel (6) über eine Ladeeinrichtung (8) verbindbare Bearbeitungseinheit (7) auf. Das Transportmittel (6) nimmt vorzugsweise eine einzelne Bearbeitungseinheit (7) auf und bewegt diese von einer Bereitstellung (12) zu einem Werkstück (3) und zurück. Es bewegt ferner bedarfsweise eine Bearbeitungseinheit (7) an einem Werkstück (3) entlang zu verschiedenen Arbeitsstellen. An der Bereitstellung (12) kann das Transportmittel (6) eine Bearbeitungseinheit (7) wieder abgeben, insbesondere abstellen. Das Transportmittel (6) kann alternativ mehrere Bearbeitungseinheiten (7) aufnehmen.
Die Bearbeitungseinrichtung (2) kann mehrere Transportmittel (6) und mehrere Bearbeitungseinheiten (7) aufweisen. Ein Transportmittel (6) kann mehrere Bearbeitungseinheiten (7) nacheinander bedienen, wobei Transport- und Prozesszeiten überschnitten werden können. Die Zahl der Bearbeitungseinheiten (7) ist vorzugsweise größer als die Zahl der Transportmittel (6).
Die jeweilige Bearbeitungseinheit (7) ist modular ausgebildet. Sie kann automatisch und unterschiedlich konfiguriert werden. Die Konfiguration kann durch das Transportmittel (6) durchgeführt werden. Dies kann mittels der Ladeeinrichtung (8) erfolgen. Diese ist bevorzugt dem Transportmittel (6) zugeordnet.
Die Bearbeitungsanlage (1) weist in der Ausführungsform von 1 einen Untergrund (5), z.B. einen Hallenboden, einen Zwischenboden, einen Sockel, ein Portal oder dgl. auf. An geeigneter Stelle, insbesondere im inneren Anlagenbereich, sind ein oder mehrere Werkstücke (3) in geeigneter Weise angeordnet. Sie können stationär und mit exakter Position angeordnet sowie ggf. fixiert sein. Alternativ ist eine instationäre Anordnung möglich.
Der Arbeitsbereich an einem Werkstück (3) kann in eine oder mehrere Bearbeitungszonen (4) unterteilt sein. Die Zonenzahl und die Unterteilungsgeometrie kann beliebig gewählt werden. In 1 ist eine Querteilung in zwei stirnseitige Bearbeitungszonen (4) gezeigt. Langgestreckte Werkstücke (3) können eine Längsteilung unter beidseitiger Bildung von jeweils mehreren Bearbeitungszonen (4) aufweisen. An einer Bearbeitungszone (4) ist vorzugsweise jeweils nur eine einzelne Bearbeitungseinheit (7) im Einsatz. Alternativ können dort wenige, z.B. zwei Bearbeitungseinheiten (7), nebeneinander im Einsatz sein. Insgesamt können an einem Werkstück (3) die ein oder mehreren Prozesse von einer beliebig geeigneten Zahl von Bearbeitungseinheiten (7) ausgeführt werden.
Zur Durchführung eines Prozesses wird die jeweilige Bearbeitungseinheit (7) vom Transportmittel (6) an einer Arbeitsstelle am Werkstück (3) am besagten Untergrund (5) abgesetzt. Es kann dabei stationär am Untergrund (5) stehend oder hängend angeordnet sein und zur Vergrößerung des Arbeitsbereichs bedarfsweise vom Transportmittel (6) versetzt werden. Die Bearbeitungseinrichtung (2) kann am vorgesehenen Arbeitsbereich eine in 1 angedeutete Einrichtung (9) zur lagegenauen Positionierung und ggf. Fixierung einer Bearbeitungseinheit (7) am Untergrund (5) und relativ zum ebenfalls exakt positionierten Werkstück (3) aufweisen. Die Einrichtung (9) kann z.B. konische Zapfen und passende Aufnahmeöffnungen aufweisen.
Die modulare Bearbeitungseinheit (7) weist eine modulare Trageinrichtung (15) mit mindestens zwei unterschiedlichen mobilen Tragmodulen auf, die miteinander lösbar verbunden und automatisch wechselbar sind. Hierbei werden die mindestens zwei unterschiedlichen Tragmodule vorzugsweise aufeinander, alternativ aneinander, angeordnet. Die unterschiedlichen Tragmodule können an der Bereitstellung (12) getrennt voneinander bereitgestellt und an einem Untergrund (5) oder an einer geeigneten Ablage (13) mit exakter Position mittels einer Positioniereinrichtung (14) angeordnet werden.
Die unterschiedlichen mobilen Tragmodule sind in den gezeigten Ausführungsformen jeweils plattformartig ausgebildet. Alternativ können sie eine andere Ausbildung haben. Ein Teil der unterschiedlichen Tragmodule ist als Basis-Tragmodul (23), insbesondere als Basisplattform ausgebildet. Mehrere andere Tragmodule sind als unterschiedliche Prozess-Tragmodule (24, 25), insbesondere als Prozessplattformen, ausgebildet. Die Bearbeitungseinheit (7) wird jeweils aus einem bevorzugt einzelnen Basis-Tragmodul (23) und mindestens einem darauf oder daran angeordneten Prozess-Tragmodul (24, 25) gebildet.
In den gezeigten Ausführungsformen ist jeweils ein Prozess-Tragmodul (24, 25) an einem Basis-Tragmodul (23) an dessen Rückseite angeordnet. Die Rückseite ist die in der Arbeitsposition vom Werkstück (3) abgewandte Modulseite. Das Prozess-Tragmodul (24, 25) erstreckt sich vorzugsweise über die Breite des Basis-Tragmoduls (23) und ragt über dessen Seitenränder beidseits hinaus. An diesem seitlichen Überstand kann das Prozess-Tragmodul (24, 25) an einer Ablage (13) der Bereitstellung (12) aufgenommen werden. Zur Verbindung des Basis-Tragmoduls (23) mit einem oder mehreren Prozess-Tragmodulen (24, 25) ist eine nachfolgend erläuterte automatische Koppeleinrichtung (26) vorgesehen.
Die Bearbeitungseinheit (7) weist ferner eine auf der Trageinrichtung (15) angeordnete modulare Prozesseinrichtung (16) mit mehreren unterschiedlichen Prozessmodulen auf, die miteinander lösbar verbunden und automatisch wechselbar sind. Die Prozessmodule sind jeweils einem der Tragmodule zugeordnet. Ein Tragmodul kann ein oder mehrere Prozessmodule aufweisen. Die jeweils einem Tragmodul zugeordneten ein oder mehreren Prozessmodule können zusammen mit ihrem Tragmodul bei der Konfiguration bzw. Konfigurationsänderung einer Bearbeitungseinheit (7) automatisch gewechselt werden. Die Bearbeitungseinheit (7) weist die besagte Koppeleinrichtung (26) zur Verbindung der Tragmodule und der Prozessmodule auf.
Ein Prozessmodul ist für Handhabungs- und Führungsaufgaben vorgesehen und ausgebildet. Es ist an oder auf einem Basis-Tragmodul (23) angeordnet. Dieses Prozessmodul kann z.B. als programmierbarer, mehrachsiger Industrieroboter (34) und/oder als Arbeitsbühne (33) ausgebildet sein. Hierbei ist auch eine mehrfache Roboteranordnung und/oder Bühnenanordnung möglich. Der Industrieroboter (34) kann gemäß 3 und 9 mehrere Roboterglieder (50) und mehrere translatorische und/oder rotatorische Roboterachsen in beliebiger Zahl und Konfiguration aufweisen. Er kann z.B. als Gelenkarmroboter mit z.B. fünf, sechs oder mehr rotatorischen Achsen ausgebildet sein und eine Basis mit einem drehbaren Karussell, einer daran schwenkbar gelagerten Schwinge mit endseitiger Lagerung eines Auslegers und einer Anordnung einer mehrachsigen Roboterhand am Auslegerende haben. Der Industrieroboter (34) weist ein Abtriebselement (51), z.B. einen drehbaren Handflansch, auf, an dem ein Werkzeug mittels einer mechanischen Wechselverbindung (52) lösbar aufgenommen werden kann. Die Anordnung wird nachfolgend näher beschrieben. Der Industrieroboter (34) weist eine Robotersteuerung (40) auf, die auf dem Basis-Tragmodul (23) angeordnet ist und die ggf. weitere Steuerungsaufgaben übernehmen kann.
Ein solches Prozessmodul, insbesondere ein Industrieroboter (34) und/oder eine Arbeitsbühne (33), kann eine oder mehrere Zusatzachsen (36) aufweisen. Eine Zusatzachse (36) kann z.B. gemäß 3 als Hubeinheit mit einer vertikalen oder schrägen Ausrichtung ausgebildet sein. In 3 ist auch eine Arbeitsbühne (33) schematisch und gestrichelt angedeutet. Zusätzlich oder alternativ kann eine Zusatzachse (36) als Drehachse und/oder horizontale Linearachse, z.B. als Schwimmplatte, Schwinge oder dgl., ausgebildet sein, um z.B. den Arbeitsbereich des Prozessmoduls in der Horizontalen und seitlich zu vergrößern. Die Zusatzachsen (36) können eigenständig angetrieben und als Roboterachse über die Robotersteuerung (40) oder eigenständig gesteuert oder geregelt sein. 4 zeigt eine Variante des Prozessmoduls ohne Zusatzachsen.
Am Basis-Tragmodul (23) kann ferner eine Energiezuführung (39) angeordnet sein, die mit einer externen und in 3 schematisch angedeuteten Betriebsmittelversorgung (10), insbesondere Energieversorgung, der Bearbeitungseinrichtung (2) verbunden ist. Die Energiezuführung (39) ist bewegungstolerant und kann den Bewegungen des Basis-Tragmoduls (23) folgen. Die Betriebsmittelversorgung (10) kann überirdisch und mit Abstand über den Untergrund (5) und über der Bearbeitungseinheit (10) angeordnet sein. Die Energiezuführung (39) ist z.B. als flexibles Schleppkabel ausgebildet und kann über einen beweglichen Anschluss mit der Betriebsmittelversorgung (10) verbunden sein. Durch eine entsprechend breitflächige Versorgungsausbildung und den beweglichen Anschluss kann die Energiezuführung (39) der Fahrbewegung seines Basis-Tragmoduls (23) mit einem Transportmittel (6) folgen.
Ein anderes Prozessmodul kann als prozessspezifische Prozessausrüstung (35) ausgebildet sein und kann auf oder an einem Prozess-Tragmodul (24, 25) angeordnet sein. 5 bis 10 zeigen eine solche Ausbildung. Die Prozess-Tragmodule (24, 25) sind für unterschiedliche Prozesse vorgesehen und haben unterschiedliche Prozessausrüstungen (35).
Die prozessspezifische Prozessausrüstung (35) kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Sie kann z.B. eine Prozessmittelversorgung (45) und/oder ein Prozesswerkzeug (46) aufweisen. Eine Prozessmittelversorgung (45) kann z.B. von ein oder mehreren Behältern zur Aufnahme von einem oder mehreren Betriebsmitteln oder Prozessmitteln in gasartiger, flüssiger, pastöser oder granulierter Form, gebildet werden. Andererseits ist eine Ausbildung als Stromquelle, insbesondere als Schweißstromquelle, als Strahlquelle, insbesondere Laserstrahlquelle, oder in sonstiger Weise möglich.
Ein Prozesswerkzeug (46) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein, z.B. als Auftragwerkzeug, Fügewerkzeug, Umformwerkzeug oder dgl.. Ein Prozesswerkzeug (46) kann einzeln oder mehrfach vorhanden sein. Die prozessspezifische Prozessausrüstung (35) kann z.B. eine Werkzeugaufnahme (47) zur definierten Aufnahme von einem oder mehreren Prozesswerkzeugen (46) aufweisen. Das oder die Prozesswerkzeuge (46) befinden sich dadurch in einer vorgegebenen exakten Position und Ausrichtung. Sie können dadurch von einem Prozessmodul am Basis-Tragmodul (23), insbesondere von einem Industrieroboter (34), automatisch aufgenommen, für den Prozess benutzt und wieder abgegeben werden. 9 zeigt eine solche Anordnung.
Ein oder mehrere Prozesswerkzeuge (46) können über eine flexible Prozessmittelzuführung (48) mit der Prozessmittelversorgung (45) verbunden sein. Die flexible Prozessmittelzuführung (48) kann z.B. von einer Medienleitung, insbesondere einem Schlauch, einem elektrischen Kabel oder dgl., gebildet werden. Außerdem kann ein z.B. galgenartiges Stativ (49) vorhanden sein und die Prozessmittelzuführung (48) zusätzlich beweglich abstützen. Ein Stativ (49) ist insbesondere bei der Anordnung einer Hubeinheit (36) vorgesehen. Die flexible Prozessmittelzuführung (48) ist biegsam und längenvariabel. Sie kann den Bewegungen des Prozesswerkzeugs (46) folgen. Die Verbindung zwischen der Prozessmittelzuführung (48) und dem Prozesswerkzeug (46) kann dauerhaft oder wechselbar sein.
Im konkreten Einsatzfall kann ein Prozesswerkzeug (46) z.B. als Auftragsdüse für einen Lack mit Lackzuführung aus dem mitgeführten Vorratsbehälter der Prozessmittelversorgung (45) sein. In einer anderen Ausführung kann ein fluidisches Prozessmittel oder Betriebsmittel ein Klebstoff, ein Kühl- oder Schmiermittel, Druckluft oder dgl. sein. In einer anderen Variante kann das Prozesswerkzeug (46) ein Schweißwerkzeug sein, welches über die Prozessmittelzuführung (48) mit elektrischem Schweißstrom, einem energiereichen Strahl, insbesondere Laser- oder Plasmastrahl, einem Schutzgas, einem Schweißhilfsmittel oder dgl. versorgt wird.
Die flexible Prozessmittelzuführung (48) bewirkt eine externe Versorgung eines Prozesswerkzeugs (46) mit ein oder mehreren Betriebsmitteln oder Prozessmitteln. Alternativ oder zusätzlich kann ein Betriebsmittel oder Prozessmittel, z.B. elektrische Leistungs- und/oder Signalströme, dem Prozesswerkzeug (46) vom Industrieroboter (34) aus zugeführt werden.
Zurückkommend auf die plattformartige Ausbildung der Tragmodule sind in 5 bis 9 weitere Gestaltungsmerkmale dargestellt. Das Basis-Tragmodul (23) weist einen Träger (37) mit einer Stützeinrichtung (38) auf. Der Träger (37) kann z.B. als ebene Platte oder ebener Rahmen ausgeführt sein. Er kann alternativ eine andere Formgebung haben. Die an der Trägerunterseite angeordnete Stützeinrichtung (38) besteht z.B. aus mehreren starren Stützfüßen. Ihre Höhe ist so groß gewählt, dass das Transportmittel (6) den Träger (37) unterfahren kann.
Das Transportmittel (6) kann mittels der vorerwähnten Ladeeinrichtung (8) ein oder mehrere Basistragmodule (23) lösbar aufnehmen. Die Ladeeinrichtung (8) kann hierfür in beliebig geeigneter Weise ausgebildet und angeordnet sein. In der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist sie dem Transportmittel (6) zugeordnet. Die Ladeeinrichtung (8) besteht z.B. aus einer Hubeinrichtung (20), die auf dem Transportmittel (6) angeordnet ist und die von unten an dem Basis-Tragmodul (23) angreifen kann. Durch ein Unterfahren und eine Hubbewegung kann das Transportmittel (6) das Basis-Tragmodul (23) aufnehmen und vom Untergrund (5) abheben sowie dieses anschließend transportieren.
Für eine exakte und reproduzierbare Übernahme weist die Ladeeinrichtung (8) eine Aufnahme (21) mit mehreren verteilten Aufnahmemitteln am Transportmittel (6), insbesondere an der Hubeinrichtung (20), und an der Unterseite des Basis-Tragmoduls (23) auf. Ferner kann eine Positioniereinrichtung (22) vorhanden sein, die separat angeordnet oder mit der Aufnahme (21) kombiniert sein kann. Für die bevorzugt formschlüssige und positionsgenaue Aufnahme können z.B. Aufnahme- und Positioniermittel in Form von konischen Zapfen und passenden Gegenöffnungen vorhanden sein. Die Aufnahme (21) kann ferner eine Verriegelung oder Fixiereinrichtung aufweisen, mit der die Verbindung zwischen Transportmittel (6) und Basis-Tragmodul (23) während des Transports gesichert werden kann.
Die Prozess-Tragmodule (24, 25) können eine untereinander einheitliche und bevorzugt plattformartige Ausbildung haben. Gemäß 7 bis 10 weist ein Prozess-Tragmodul (24, 25) einen plattformartigen Träger (42) auf, der z.B. als ebene Platte oder als ebener Rahmen oder in anderer Weise ausgebildet sein kann. Der Träger (42) kann in der Draufsicht eine Gabelform mit zwei parallele Schenkeln (43) haben, die sich längs des Basis-Tragmoduls (23) erstrecken. Zwischen den Schenkeln (43) ist ein Freiraum (44) ausgebildet. Hier kann die z.B. an der Rückseite des Basis-Tragmoduls (23) angeordnete Steuerung (40) umgriffen und aufgenommen werden. Die Schenkel (43) und das hintere Querteil des Trägers (42) können auf der Oberseite des Trägers (37) der Basisplattform (23) plan aufliegen. Das Prozessmodul (33, 34) ist an der Frontseite des Basis-Tragmoduls (23) angeordnet und kann sich vor der Prozessausrüstung (35) des aufgeladenen Prozess-Tragmoduls (24, 25) befinden.
Die vorgenannte Koppeleinrichtung (26) zur Verbindung von Tragmodulen und Prozessmodulen kann gemäß 5 bis 10 eine mechanische Kupplung (30) und/oder eine Medienkupplung (27) zwischen Tragmodulen, insbesondere zwischen dem Basis-Tragmodul (23) und dem aufgeladenen Prozess-Tragmodul (24, 25) aufweisen. Sie kann ferner eine mechanische Wechselverbindung (52) zwischen einem Industrieroboter (34) und einem Prozesswerkzeug (46) umfassen.
Die mechanische Kupplung (30) wird z.B. von einer bevorzugt formschlüssigen Aufnahme (31) zwischen den Tragmodulen (23 und 24, 25) gebildet, die mehrere räumlich verteilte formschlüssige Aufnahmemittel aufweist. Zudem können Positioniermittel (32) für eine exakte und reproduzierbare Relativposition der Tragmodule (23, 24, 25) vorhanden sein. Hierbei kann die vorerwähnte Einzelausbildung oder Kombination, insbesondere in Form von konischen Zapfen und passenden Gegenöffnungen, vorhanden sein. Außerdem kann auch bei der mechanischen Kupplung (30) eine Fixiereinrichtung vorhanden sein, mit der die Verbindung von Basis-Tragmodul (23) und Prozess-Tragmodul (24, 25) steuerbar gesichert und gelöst werden kann.
Die Medienkupplung (27) weist ein Kupplungsteil (28) am Basis-Tragmodul (23) und ein Kupplungsteil (29) am aufgenommenen Prozess-Tragmodul (24, 25) auf. Die Medienkupplung (27) kann aktiv sein und kann eine eigene steuerbare Stelleinrichtung aufweisen, welche die Kupplungsteile (28, 29) in Eingriff bringt und wieder löst. Die Stellrichtung kann quer zur Aufnahme- und Abgaberichtung beim Aufladen und Abladen eines Prozess-Tagmoduls (24, 25) ausgerichtet sein.
Der Industrieroboter (34) kann gemäß 9 ein Prozesswerkzeug (46) mitsamt der Betriebsmittelzuführung (48) aufnehmen, benutzen und wieder abgeben. Hierfür ist eine geeignete mechanische Wechselverbindung (52) vorgesehen, die in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein kann. Sie kann z.B. in der gezeigten Ausführung als Greifer (53) ausgebildet sein, der am Abtriebselement (51) fest oder lösbar montiert ist und der eine geeignete Aufnahme am Prozesswerkzeug (46) formschlüssig und drehschlüssig sowie mit definierter Lage greift. Mittels des Greifers (53) kann der Industrieroboter (34) das Prozesswerkzeug (46) in exakter und reproduzierbarer Weise in seinem Arbeitsbereich zur Prozessausübung führen. Alternativ kann die mechanische Wechselverbindung (52) z.B. als automatische Werkzeug-Wechselkupplung ausgebildet sein.
Der Arbeitsbereich des Industrieroboters (34) kann ggf. durch ein oder mehrere Zusatzachsen (36) vergrößert werden, wobei die Prozessmittelzuführung (48) und eventuell das Stativ (49) entsprechend ausgebildet sind. Über die mechanische Wechselverbindung (52) kann bedarfsweise das Prozesswerkzeug (46) auch wieder an der Werkzeugaufnahme (47) in definierter Position abgegeben und bedarfsweise gegen ein anderes Prozesswerkzeug (46) getauscht werden. Hierbei kann ein Werkzeugmagazin mit mehreren Prozesswerkzeugen (46) vorhanden sein. Alternativ oder zusätzlich können weitere Prozesswerkzeuge am Basis-Tragmodul (23) einzeln oder in einem Magazin angeordnet sein und vom Industrieroboter (34) bedarfsweise gegriffen werden.
Das Transportmittel (6) ist in den gezeigten Ausführungsformen als Flurfördermittel mit eigenem Antrieb ausgebildet und hat eine niedrige Bauhöhe. Es hat eine eigene mitgeführte Energieversorgung, z.B. einen Akku. Das Transportmittel (6) ist z.B. als selbstfahrendes, programmgesteuertes und lenkbares Transportfahrzeug (17) ausgebildet. Es kann sich dabei um ein AGV oder FTF handeln. Das fahrerlose Transportfahrzeug (17) kann dadurch automatisch fahren und seine Transportfunktionen erfüllen. Das Transportfahrzeug (17) weist ein flaches Chassis (18) und mehrere Räder (19) auf. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Transportfahrzeug (17) omnidirektional beweglich, wobei die Räder (19) z.B. als Mecanum-Räder ausgebildet sind und einzeln gesteuert bzw. geregelt angetrieben sind.
5 bis 8 verdeutlichen einen Lade- und Konfigurationsvorgang für die Bearbeitungseinheit (7), der z.B. an der Bereitstellung (12) durchgeführt wird. Das Transportmittel (6) nimmt zunächst gemäß 5 und 6 mit der Ladeeinrichtung (8) in der vorbeschriebenen Weise ein separat und z.B. am Untergrund (5) direkt abgestelltes Basis-Tragmodul (23) auf und bewegt sich dann zusammen mit diesen zu einem bereitgestellten Prozess-Tragmodul (24, 25). Dieses kann erhöht auf einer Ablage (13) angeordnet sein, sodass es vom Transportmittel (6) und vom Basis-Tragmodul (23) unterfahren werden kann. Das Transportmittel (6) wird in die definierte Aufnahmeposition gesteuert und hebt dann mit seiner Hubeinrichtung (20) das Basis-Tragmodul (23) an, bis die mechanische Kupplung (30) geschlossen und das Prozess-Tragmodul (24, 25) aufgenommen und dabei von der Ablage (13) gelöst ist. 7 und 8 zeigen diese Situation. Zusätzlich sind in der rechten Bildhälfte jeweils die leeren Ablagen (13) nach Abtransport des Prozess-Tragmoduls (24, 25) dargestellt.
Beim Aufladen oder anschließend kann die Medienkupplung (27) geschlossen und eine Medienverbindung zwischen dem Trag- und Prozessmodulen gebildet werden. Die Prozessausrüstung (35) wird dadurch medientechnisch mit der Energiezuführung (39) sowie mit der Betriebsmittelversorgung bzw. Energieversorgung (10) gekoppelt. In der gezeigten Ausführungsform wird Energie, insbesondere elektrischer Strom zugeführt. In anderen Varianten können andere Betriebsmittel zugeführt werden, wobei die Energiezuführung (39) auf eine Betriebsmittelzuführung erweitert wird.
Ferner kann eine steuertechnische Verbindung mit der Steuerung (40) und mit einer evtl. vorhandenen Energieverteilung (41) am Basis-Tragmodul (23) geschlossen werden. Von der Energieverteilung (41) kann ggf. auch ein Industrieroboter (34) mit Energie versorgt werden. Falls gemäß 1 eine Arbeitsbühne (33) eingesetzt wird, kann diese ebenfalls eine Energieversorgung erhalten, die z.B. durch eine eigene Kabelverbindung zur Medienkupplung (30) oder auch zur Energieverteilung (41) bedarfsweise sowie automatisch oder manuell hergestellt werden kann.
Das Transportmittel (6) bewegt anschließend die Bearbeitungseinheit (7) zu einem Werkstück (3) und setzt sie dort an einer vorgesehenen Arbeitsstelle ab. Hierbei kann mit der vorgenannten Einrichtung (9) eine exakte Positionierung und ggf. Fixierung der Bearbeitungseinheit (7) erfolgen. Die Einrichtung (9) weist z.B. formschlüssige Aufnahme- und Positioniermittel im Untergrund und an der Stützeinrichtung (38) auf. Beim Absenken mit der Ladeeinrichtung (8) wird die Bearbeitungseinheit (7) automatisch positioniert.
6 und 8 verdeutlichen in der Draufsicht die Lagen und gegenseitigen Zuordnungen der Aufnahmen (21, 31) und der Ablage (13) sowie der Positioniereinrichtungen bzw. Positioniermittel (14, 22, 32). Die hinteren Aufnahmen (21, 31) sind mittenzentriert ineinander und in Längsrichtung auf gleicher Höhe angeordnet, wobei die Aufnahme (21) zwischen Basis-Tragmodul (23) und Transportmittel (6) weiter außen liegt. Die Positioniereinrichtung (14) zwischen Ablage (13) Prozess-Tragmodul (24, 25) ist noch weiter außen angeordnet.
1 und 2 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer Bearbeitungsanlage (1) und einer Bearbeitungseinrichtung (2). In 1 weist die Bearbeitungsanlage (1) eine einzelne Bearbeitungseinrichtung (2) auf. Diese kann von einer Schutzabtrennung (11), z.B. einem Schutzzaun, mit steuerbaren Sicherheitszugängen umgeben sein. Hierdurch kann ein unbefugter Personenzutritt verhindert werden.
Die Bereitstellung (12) für die Tragmodule (23, 24, 25) ist bevorzugt am Rand der Bearbeitungsanlage (1) und nahe an der Schutzabtrennung (11) angeordnet. Die Prozessausrüstungen (35), insbesondere Prozessmittelversorgungen (45), können bedarfsweise von außerhalb der Schutzabtrennung (11) nachgefüllt und eventuell auch gewartet sowie mit Energie versorgt werden. Die Schutzabtrennung (11) weist hierfür entsprechend geeignete und gesicherte Zugangsmöglichkeiten auf.
2 zeigt eine Variante der Bearbeitungsanlage (1), die mehrere Anlagenbereiche (54) und dortige Bearbeitungseinrichtungen (2) aufweist. Die Anlagenbereiche (54) können von der Schutzabtrennung (11) außenseitig umschlossen und außerdem voneinander getrennt sein. Für den gesicherten und überwachten sowie gesteuerten Übertritt eines leeren oder beladenen Transportmittels (6) können eine oder mehrere Sicherheitsschleusen (55) zwischen den Anlagenbereichen (54) vorhanden sein. Derartige Sicherheitsschleusen (55) können auch an den äußeren Bereichen der Schutzabtrennung (11) für einen gesicherten Zugang nach außen vorhanden sein.
In den verschiedenen Anlagenbereichen (54) und Bearbeitungseinrichtungen (2) können mehrere gleiche oder unterschiedliche Werkstücke (3) bearbeitet werden. Für eine wirtschaftliche und technische Optimierung können die Bearbeitungseinheiten (7) in verschiedenen Anlagenbereichen (54) bzw. Bearbeitungseinrichtungen (2) genutzt und entsprechend bereichsübergreifend mit einem Transportmittel (6) transportiert werden. Z.B. kann nur ein Teil der Anlagenbereiche (54) bzw. Bearbeitungseinrichtungen (2) eine Bereitstellung (12) für Tragmodule (23, 24, 25) aufweisen. Hier können die Bearbeitungseinheiten (7) bedarfsweise konfiguriert und dann zu den verschiedenen Werkstücken (3) bzw. Bearbeitungseinrichtungen (2) und Anlagenbereichen (54) transportiert werden.
2 zeigt außerdem die Möglichkeit, mit einem Transportmittel (6) ein oder mehrere Prozess-Tragmodule (24, 25) zu transportieren. Hierdurch kann z.B. eine Umverteilung zu verschiedenen Bereitstellungen (12) erfolgen.
Für die ein oder mehreren Bearbeitungsbereiche (2) kann die benötigte Anzahl von Basis-Tragmodulen (23) niedrig gehalten werden. Sie richtet sich nach der Zahl der gleichzeitig zu bedienenden Arbeitspositionen bzw. Arbeitszonen (4) und der eventuellen Verwendung unterschiedlicher Trag- und Prozessmodule (23, 33, 34). Die Zahl der Prozess-Tragmodule (24, 25) kann wesentlich größer sein und wird durch die benötigte Varianz von prozessspezifischen Konfigurationen und gleichzeitig eingesetzten Bearbeitungseinheiten (7) bestimmt. Die Zahl der benötigten Transportmittel (6) kann kleiner als die Zahl der Basis-Tragmodule (23) sein. Durch die lösbare Verbindung können die Transportmittel (6) nach ihrem Transportjob von der jeweiligen Bearbeitungseinheit (7) wieder getrennt werden und können sofort den nächsten Transportjob und/oder Konfigurationsjob mit einer anderen Bearbeitungseinheit (7) erledigen.
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele und der genannten Varianten beliebig miteinander kombiniert oder auch vertauscht werden.
Die Ladeeinrichtung (8) kann alternativ oder zusätzlich der Bearbeitungseinheit (7), insbesondere einem Basis-Tragmodul (23), zugeordnet sein. Dabei kann z.B. die Hubeinrichtung (20) an der Stützeinrichtung (38) angeordnet sein. Zudem ist es möglich, am Basis-Tragmodul (23) oder an der Ablage (13) eine zusätzliche Hubeinheit zum Aufladen von einem oder mehreren Prozess-Tragmodul(en) (24, 25) vorzusehen.
In einer weiteren Abwandlung ist eine zusätzliche oder alternative Aufnahme eines Prozess-Tragmoduls (24, 25) seitlich an einem Basis-Tragmodul (23) möglich. Die Ladeeinrichtung (8) kann hierfür entsprechend abgewandelt werden. Es kann auch eine weitere Ladeeinheit vorgesehen und z.B. dem Basis-Tragmodul (23) zugeordnet sein.
Bezugszeichenliste

1: Bearbeitungsanlage
2: Bearbeitungseinrichtung
3: Werkstück
4: Bearbeitungszone
5: Untergrund, Hallenboden
6: Transportmittel, Flurfördermittel
7: Bearbeitungseinheit
8: Ladeeinrichtung
9: Einrichtung zur Positionierung und ggf. Fixierung
10: Betriebsmittelversorgung, Energieversorgung
11: Schutzabtrennung, Schutzzaun
12: Bereitstellung
13: Ablage
14: Positioniereinrichtung
15: Trageinrichtung, Plattformeinheit
16: Prozesseinrichtung
17: Transportfahrzeug, Omnimove
18: Chassis
19: Rad, Mecanum-Rad
20: Hubeinrichtung
21: Aufnahme für Tragmodul
22: Positioniereinrichtung
23: Tragmodul, Basis-Tragmodul, Basisplattform
24: Tragmodul, Prozess-Tragmodul, Prozessplattform
25: Tragmodul, Prozess-Tragmodul, Prozessplattform
26: Koppeleinrichtung
27: Medienkupplung
28: Kupplungsteil, aktiv
29: Kupplungsteil
30: mechanische Kupplung
31: Aufnahme für Prozessplattform
32: Positioniermittel
33: Prozessmodul, Arbeitsbühne
34: Prozessmodul, Industrieroboter
35: Prozessmodul, Prozessausrüstung
36: Zusatzachse, Hubeinheit
37: Träger, Platte, Rahmen
38: Stützeinrichtung, Stützfüße
39: Energiezuführung
40: Steuerung
41: Energieverteilung
42: Träger, Platte, Rahmen
43: Schenkel
44: Freiraum
45: Prozessmittelversorgung, Tank, Stromquelle
46: Prozesswerkzeug, Auftragwerkzeug, Fügewerkzeug
47: Werkzeugaufnahme
48: Prozessmittelzuführung, Leitung
49: Stativ
50: Roboterglied
51: Abtriebselement
52: mechanische Wechselverbindung
53: Greifer, Wechselkupplung
54: Anlagenbereich
55: Sicherheitsschleuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2010/0217437 A1 [0003]
DE 102009027557 A [0004]
US 2016/0334801 A1 [0004]

Claims

Bearbeitungseinrichtung für Werkstücke (3), wobei die Bearbeitungseinrichtung (2) mindestens ein Transportmittel (6) und mindestens eine mobile sowie lösbar mit dem Transportmittel (6) verbindbare Bearbeitungseinheit (7) mit einer Trageinrichtung und mit einer Prozesseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (7) modular und automatisch unterschiedlich konfigurierbar ausgebildet ist.
Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung für Werkstücke (3) aus dem Aerospace-Bereich, insbesondere Flugzeuge oder andere Fluggeräte, vorgesehen und ausgebildet ist.
Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung für Werkstücke (3) aus dem Non-Aerospace-Bereich vorgesehen und ausgebildet ist.
Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (7) eine modulare Trageinrichtung (15) mit mindestens zwei unterschiedlichen mobilen Tragmodulen aufweist, die miteinander lösbar verbunden und automatisch wechselbar sind.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei unterschiedlichen Tragmodule aufeinander angeordnet sind.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (7) eine auf der Trageinrichtung (15) angeordnete modulare Prozesseinrichtung (16) mit mehreren unterschiedlichen Prozessmodulen aufweist, die miteinander lösbar verbunden und automatisch wechselbar sind.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessmodule jeweils einem Tragmodul zugeordnet sind.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, jeweils einem Tragmodul zugeordnete Prozessmodule zusammen mit ihrem Tragmodul automatisch wechselbar sind.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (7) eine automatische Koppeleinrichtung (26) zur Verbindung der Tragmodule und der Prozessmodule aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Koppeleinrichtung (26) eine mechanische Kupplung (30) und/oder eine Medienkupplung (27) zwischen Tragmodulen aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Koppeleinrichtung (26) eine mechanische Wechselverbindung (52) zwischen Prozessmodulen an unterschiedlichen Tragmodulen aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Tragmodule jeweils plattformartig ausgebildet sind.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Tragmodule als Basis-Tragmodul (23), insbesondere Basisplattform, ausgebildet ist/sind.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Basis-Tragmodul (23) eine Stützeinrichtung (38) zur Abstützung auf einem Untergrund (5) aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Basis-Tragmodul (23) eine flexible, mitbewegbare Energiezuführung (39) aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Basis-Tragmodul (23) eine Steuerung (40) und eine Energieverteilung (41) aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (7) eine automatische Ladeeinrichtung (8) zur Verbindung der Trageinrichtung (15), insbesondere eines Basis-Tragmoduls (23), mit dem Transportmittel (6) aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (8) als Hubeinrichtung ausgebildet ist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Tragmodule als unterschiedliche Prozess-Tragmodule (24, 25), insbesondere Prozessplattformen, ausgebildet sind.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Basis-Tragmodul (23) mindestens ein Prozess-Tragmodul (24, 25) lösbar und automatisch wechselbar angeordnet ist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessmodul für Handhabungs- und Führungsaufgaben, insbesondere als Industrieroboter (34) und/oder als Arbeitsbühne (33), ausgebildet und an oder auf einem Basis-Tragmodul (23) angeordnet ist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Industrieroboter (34) und/oder als Arbeitsbühne (33) ausgebildetes Prozessmodul eine oder mehrere Zusatzachsen (36), insbesondere eine Hubeinheit, aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessmodul als prozessspezifische Prozessausrüstung (35) ausgebildet und an oder auf einem Prozess-Tragmodul (24, 25) angeordnet ist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die prozessspezifische Prozessausrüstung (35) eine Prozessmittelversorgung (45) und/oder ein Prozesswerkzeug (46) aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die prozessspezifische Prozessausrüstung (35) eine Werkzeugaufnahme (47) zur definierten Aufnahme von einem oder mehreren Prozesswerkzeugen (46) aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozesswerkzeug (46) über eine flexible Prozessmittelzuführung (48), insbesondere eine Leitung und ggf. ein Stativ (49), mit der Prozessmittelversorgung (45) verbunden ist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (1) eine Einrichtung (9) zur Positionierung und ggf. Fixierung einer Bearbeitungseinheit (7), insbesondere ihres Basis-Tragmoduls (23), an einem Untergrund (5) aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (2) eine Bereitstellung (12) für Tragmodule aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellung (12) mehrere definierte Ablagen (13) mit einer Positioniereinrichtung (14) für Tragmodule aufweist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der bereit gestellten Prozess-Tragmodule (24, 25) größer als die Zahl der bereit gestellten Basis-Tragmodule (23) ist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (2) mehrere Bearbeitungseinheiten (7) aufweist, die unterschiedlichen Bearbeitungszonen (4) am Werkstück (3) zugeordnet sind.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Bearbeitungseinheiten (7) größer als die Zahl der Transportmittel (6) ist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportmittel (6) als Flurfördermittel ausgebildet ist.
Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportmittel (6) als selbstfahrendes, programmgesteuertes und lenkbares, insbesondere omnidirektional bewegliches, Transportfahrzeug (17) ausgebildet ist.
Bearbeitungsanlage für Werkstücke (3) mit einer Bearbeitungseinrichtung (2), die mindestens ein Transportmittel (6) und mindestens eine mobile sowie lösbar mit dem Transportmittel (6) verbindbare Bearbeitungseinheit (7) mit einer Trageinrichtung und mit einer Prozesseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (7) modular und automatisch unterschiedlich konfigurierbar ausgebildet ist.
Bearbeitungsanlage nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 34 ausgebildet ist.
Bearbeitungsanlage nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsanlage (1) eine Betriebsmittelversorgung (10) für die Bearbeitungseinrichtung (2) aufweist.
Bearbeitungsanlage nach Anspruch 35, 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsanlage (1) eine das Werkstück (3) und die Bearbeitungseinrichtung (2) umgebende Schutzabtrennung (11) aufweist.
Bearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 35 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsbereich am Werkstück (3) in mehrere Bearbeitungszonen (4) unterteilt ist, in denen jeweils eine Bearbeitungseinheit (7) angeordnet ist.