DE102013001187B3 - Manufacturing cell has hollow flat structure with front side transverse standard rail receiver is equipped with standard rails, and information module with fixed or mobile computer system is connected with connector through contacts - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht von der im Oberbegriff des Patentanspruches
Die Fertigungszelle, die in der industriellen Fertigung von Fachleuten auch als autonome Produktionszelle bezeichnet wird, ist unter dem Aspekt einer automatisierten Fertigung von artgleichen Werkstücken in kleinen und mittleren Losgrößen eine zweckmäßige Anordnung von Funktionskomponenten, die um eine Werkzeugmaschine herum positioniert sind. Die verkettete Aneinanderreihung der Arbeitsschritte und Arbeitsgänge Werkstückbereitstellung, Werkstückhandhabung, Werkstückpositionierung, Werkstückspannung, Werkstückbearbeitung, Werkstückentspannung und Werkstückablage ist, auch ab und zu ohne Werkstückmessung ablaufend, ein bedienarmer oder bedienfreier Prozess, welcher nach steuerungsintegrierten Soll- und Zielvorgaben durch das zentrale Steuerungs- und Überwachungssystem der Fertigungszelle automatisiert ist, um auf technische und sicherheitstechnische Problemsituationen kurzzeitig reagieren zu können.The manufacturing cell, which is referred to in the industrial production of professionals as an autonomous production cell, is under the aspect of an automated production of similar workpieces in small and medium batches a convenient arrangement of functional components, which are positioned around a machine tool. The concatenated sequence of steps and operations workpiece preparation, workpiece handling, workpiece positioning, workpiece clamping, workpiece processing, workpiece relaxation and workpiece storage is, even now without workpiece measurement expiring, a low-maintenance or operator-free process, which according to control-integrated target and target specifications by the central control and monitoring system the manufacturing cell is automated in order to be able to react to technical and safety-related problem situations for a short time.
Aus dem Artikel „Objektnahe Datenhaltung im Fertigungsbereich” von NEDELIKOVIC-GROHA, V. und ZIPPER, B. in der Zeitschrift ZwF 88 des Carl Hanser Verlags, 1993, Seiten 20–23 ist zur Organisation des Informationsflusses in einer derartigen Fertigungszelle bekannt, Chips als objektnahe Datenhalter von fertigungsrelevanten Ident- und Zustandsdaten an den Fertigungskomponenten von Fertigungszellen einzusetzen.From the article "Object-oriented data storage in the manufacturing sector" by NEDELIKOVIC-GROHA, V. and ZIPPER, B. in the journal ZwF 88 of Carl Hanser Verlag, 1993, pages 20-23 is known to organize the flow of information in such a manufacturing cell, chips as to use object-related data holders of production-relevant ID and status data on the manufacturing components of production cells.
Unter dem Aspekt einer gleichzeitigen Bedienung und Überwachung mehrerer Fertigungszellen muss der Bediener einen kurzzeitigen und naheliegenden Zugang auch zu allen für Bedienung und Service benötigten umfangreichen technischen Informationen der Stammdaten jeder Fertigungszelle und von allen funktionswesentlichen Funktionskomponenten der Fertigungszelle erlangen können. Aus dem Anwendungsbeispiel einer Fertigungszelle zum Bohren und Fräsen von kleindimensionierten Werkstücken ist ableitbar, dass die umfangreichen Informationen von den Funktionsbaugruppen
- • Werkstück-Zuführ- und Ablageeinrichtungen
- • Spannvorrichtung oder Messvorrichtung
- • Werkstück-Belade- und Entnahme-Roboter
- • Bohr-Fräs-Bearbeitungszentrum
- • sowie von dem Werkstück selbst und von der
- • Fertigungszelle, insgesamt
- • Workpiece feeding and depositing equipment
- • Clamping device or measuring device
- • Workpiece loading and unloading robot
- • Drilling-milling machining center
- • as well as from the workpiece itself and from the
- • Manufacturing cell, total
Stand der Technik ist, dass die für die Steuerung bestimmter Arbeitsabläufe und Arbeitsgänge benötigte Speicherung von Soll- und Vergleichsdaten in den Einzelsteuerungen der Funktionskomponenten und in der Gesamtsteuerung der Fertigungszelle, ortsnah angeordnet oder unmittelbar anliegend, integriert ist. Es handelt sich dabei aber nur um ein jeweils geringes Speichervolumen und um einzelne Arbeitsfolgen, die auf nur ein Ziel bezogen sind.The state of the art is that the storage of setpoint and comparison data required for the control of specific work processes and operations is integrated in the individual controls of the functional components and in the overall control of the manufacturing cell, located close to the location or directly adjacent. However, these are only a small storage volume and individual work sequences, which are related to only one goal.
Weiterhin ist im Einzelnen aus dem Stand der Technik bekannt:
- • Die Anordnung von virtuellen und realen Geräten in einer Service-orientierten Fertigungslinie aus der
DE 10 2009 025 891 A1 - • Die Bestimmung des Füllstand eines Werkstückspeichers durch eine numerische Steuerung eines Transportsystems im flexiblen Fertigungssystem aus der
DE 199 48 139 A1 - • Die Sicherheitsvorgaben für die Werkstück-Roboter-Funktion aus den Schriften
DE 10 2007 028 390 A1 DE 10 2006 036 489 A1 DE 10 2006 036 490 A1 - • Die Sicherheitsvorgaben an Werkzeugmaschinen, aus der
DE 10 2011 107 722 B3 DE 196 04 900 C2 - • Die Werkstückidentifizierung aus der
CH 681 397 A5 - • Die Werkstück-Zu- und Abführung, in der
AT510516A1
- • The arrangement of virtual and real devices in a service-oriented production line from the
DE 10 2009 025 891 A1 - • The determination of the level of a workpiece memory by a numerical control of a transport system in the flexible manufacturing system from the
DE 199 48 139 A1 - • The safety specifications for the workpiece robot function from the fonts
DE 10 2007 028 390 A1 DE 10 2006 036 489 A1 DE 10 2006 036 490 A1 - • The safety requirements for machine tools, from the
DE 10 2011 107 722 B3 DE 196 04 900 C2 - • The workpiece identification from the
CH 681 397 A5 - • The workpiece inlet and outlet in which
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Stand der Technik ist aber auch, dass an Fertigungszellen, in die jeweils eine Werkzeugmaschine integriert ist, keine Datenspeicher mit arbeitsablaufunabhängigen technischen Grunddaten integriert sind. Beispiele dafür sind die Druckschriften
- •
DE 10 2011 010 944 A1 - •
DE 10 2004 013 615 A1
- •
DE 10 2011 010 944 A1 - •
DE 10 2004 013 615 A1
Andererseits ist aber festzustellen, dass die in DIN EN 12417: 2009–07 und in DIN EN 13128: 2009–09 für Werkzeugmaschinen und die in der EG-Maschinenrichtlinie 2006 für Maschinen, Spannvorrichtungen und Anlagen, die mit Maschinen gleichzusetzen sind, sowie für Maschinen zum Heben von Lasten und Lastaufnahmemittel normativ und rechtlich geforderten, an gut sichtbarer Stelle anzuordnenden Kennzeichnungen, in der Regel mit ausreichend großer Außenbeschildung, eingehalten werden. Dabei sind neben den Nummern-, Hersteller- und Herstellungsangaben aber nur die technischen Grunddaten
- • Bezeichnung der Maschine, Baureihen- oder Typbezeichnung
- • Nennleistung in Kilowatt
- • Gewicht/Masse in Kilogramm und
- • Anschlussdaten für elektrische, hydraulische und pneumatische Systeme dem Bediener sofort zugängig.
- • Designation of the machine, series or type designation
- • Rated power in kilowatts
- • Weight / mass in kilograms and
- • Connection data for electrical, hydraulic and pneumatic systems immediately accessible to the operator.
Daneben sind in DIN 6300: 2009–04 als Kennzeichnungsangaben an Vorrichtungen zum Positionieren und Fixieren von Werkstücken
- • die Verfahrensbenennung des formändernden Fertigungsverfahrens und
- • die Art des spannkrafterzeugenden Mediums für die Vorrichtung normiert.
- • the process name of the form-changing manufacturing process and
- • standardized the nature of the tension generating medium for the device.
Weiterhin wurden für zu speichernde Grunddaten der Funktionskomponenten auch unabhängig von diesen positionierte Datenspeicher vorgeschlagen. Beispiellösungen dafür sind
- • ein großräumiger Kasten, der an der Stirnseite der Tischplatte einer Spannvorrichtung angeordnet ist und in dem Daten von Werkzeugen, Werkstücken und Werkstückspannung gespeichert sind, welches aus der
DE 20 2008 003 348 A1 - • ein, in einem Schneidwerkzeug angeordneter Chip, in dem Werkzeug-Stammdaten gespeichert sind ist, welches aus der
DE 10 2010 054 744 A1 - • eine Datenspeicheranordnung im Bedien-Tableau einer Fertigungsmaschine, welches aus der
DE 101 13 920 A1
- • A large-scale box, which is arranged on the front side of the table top of a clamping device and in which data of tools, workpieces and workpiece clamping are stored, which from the
DE 20 2008 003 348 A1 - • a, arranged in a cutting tool chip in which tool master data is stored, which from the
DE 10 2010 054 744 A1 - • A data storage arrangement in the control panel of a production machine, which from the
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Nachteilig bei den vorstehend benannten Beispiellösungen für den Stand der Technik ist, dass
- • kein oder nur ein geringes Volumen technischer Grunddaten und Produktinformationen, in der Regel nur auf eine Zielaussage oder eine Ablauffolge begrenzt, speicherbar ist,
- • die Mehrzahl der Grunddaten und Produktinformationen nur über Papierdokumente oder andere Datenträger zeit- und kostenaufwändig bereitstellbar und lesbar sind,
- • durch die gegenwärtig normativ oder gesetzlich geforderte Produktkennzeichnung nur maximal drei technische Grunddaten bzw. Produktinformation zeitschnell lesbar dem Bediener zugängig sind, und dass
- • die bekannten Ausbildungen der Informationsmodule zu groß dimensioniert und an für den Bediener nur aufwändig zugängigen oder an beschädigungsgefährdeten Positionen an den Funktionskomponenten angeordnet sind.
- • no or only a small volume of basic technical data and product information, usually limited to a target statement or sequence, can be stored,
- • the majority of basic data and product information can only be provided and read in a time- and cost-intensive manner via paper documents or other data carriers,
- • the currently normative or legally required product labeling means that only a maximum of three basic technical data or product information can be read by the operator in a timely manner, and that
- • The known designs of the information modules are too large dimensioned and arranged at the operator only consuming accessible or at risk of damage positions on the functional components.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, die Fertigungszelle und ihre Funktionskomponenten so mit Informationsmodulen auszustatten, dass
- • technische Grunddaten und technische sowie sicherheitstechnische Produktinformationen, wie Produktbeschreibungen, Bedienanleitungen, Zeichnungen, Elektro- und Hydraulik-Schaltpläne, Stücklisten, Wartungspläne, Sicherheits- und Restrisiko-Informationen und Konformitätserklärungen, mit einem großen Informationsvolumen ausgestattet, sowie übersichtlich strukturiert und zeitunaufwändig nutzbar, speicherbar sind,
- • die Informationsmodule staubabweisend gesichert und funktionssicher an und in den Funktionskomponenten anordnungsbar sind,
- • die Informationsmodule klein dimensioniert und für den Bediener gut zugängig sind,
- • die Bedienung und der Service von Informationsmodulen den Bedingungen eines bedienarmen oder bedienfreien Prozesses angepasst sind.
- • Basic technical data and technical and safety product information, such as product descriptions, operating instructions, drawings, electrical and hydraulic circuit diagrams, parts lists, maintenance plans, safety and residual risk information and declarations of conformity, with a large volume of information, clearly structured and time-consuming, storable are,
- • the information modules are dust-proofed and functionally reliable and can be arranged in the functional components,
- • the information modules are small in size and easily accessible to the operator,
- • The operation and service of information modules are adapted to the conditions of a low-maintenance or user-free process.
Das Problem wird durch den Patentanspruch 1, wie im folgenden Teil der Patentbeschreibung dargestellt, gelöst.The problem is solved by the
An der Fertigungszelle oder an bzw. in jeder der Funktionskomponenten der Fertigungszelle ist ein Informationsmodul angebracht. Dieses ist
- • an den Werkstück-Zuführ- und Ablageeinrichtungen, beispielsweise als Werkstückablageplätze ausgebildet,
- • auf der Spannvorrichtung und
- • auf einer Werkstück-Messvorrichtung
- On the workpiece feeding and depositing devices, for example designed as workpiece depositing places,
- • on the tensioner and
- • on a workpiece measuring device
Das Informationsmodul, welches
- • an der Bearbeitungsmaschine oder Werkzeugmaschine sowie
- • an den Werkstück-Belade- und Entnahme-Roboter
- • on the processing machine or machine tool as well
- • on the workpiece loading and unloading robot
Die Informationsmodule sind über eine kontaktierbare Verbindungsleitung mit einer feststationierten oder mobilen EDV-Anlage mittels USB-Anschlusskontakten, leitungs- und informationsverbunden.The information modules are connected via a contactable connection line with a fixed-station or mobile EDP system by means of USB connection contacts, line and information-connected.
Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der Patentansprüche 2 und 3. Sie betreffen
- • die Charakterisierung der gespeicherten technischen Grunddaten als einen, von den prozessabhängigen Daten unabhängigen Datenstamm und
- • die Realisierbarkeit der Elektroenergiebereitstellung über die Elektroleitung des autarken elektrohydraulischen Druckerzeugers.
- • the characterization of the stored basic technical data as a data base independent of the process - dependent data and
- • the feasibility of the supply of electrical energy via the electric cable of the self-sufficient electrohydraulic pressure generator.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel als Fertigungszelle für Bohr- und Fräsbearbeitung von Werkstücken in den Figuren dargestellt und im folgenden Teil der Patentbeschreibung näher erläutert.The invention is illustrated in one embodiment as a production cell for drilling and milling of workpieces in the figures and explained in more detail in the following part of the patent specification.
Es zeigenShow it
Die in
- •
Werkzeugmaschine 5 , mit Steuerschrank5.3 und Bedien-Tableau5.1 , - • Werkstück-Belade- und Entnahme-Roboter mit Steuerschrank
4.4 und seinem Bewegungsgestell4.2 und dem Greifer4.1 . Um diesen herum ist die Sicherheitsumzäunung4.5 mit einer Service-Tür4.6 aufgestellt, - • auf dem Maschinentisch
5.2 aufliegend, ist dieSpannvorrichtung 1 angeordnet und mit ihrer Grundplatte1.1 positioniert und fixiert, - • Werkstückablageplätze
4.3 für die in positionierter Lage indie Spannvorrichtung 1 einzulegenden und aus dieser zu entnehmenden Werkstücke sowie - •
Informationsmodule 3 ,
- •
Machine tool 5 , with control cabinet5.3 and control panel5.1 . - • Workpiece loading and unloading robot with control cabinet
4.4 and his motion frame4.2 and the gripper4.1 , Around this is the security fencing4.5 with a service door4.6 placed - • on the machine table
5.2 overlying, is thetensioning device 1 arranged and with its base plate1.1 positioned and fixed, - • Workpiece storage spaces
4.3 for the position in position in theclamping device 1 and to be taken from this workpieces and - •
Information modules 3 .
In den
Die Spannvorrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Spannvorrichtungjig
- 1.11.1
- Grundplattebaseplate
- 1.21.2
- Spannmoduleclamping modules
- 1.31.3
- SpannbackensätzeJaw sets
- 1.41.4
-
Werkstückanlagen in
1.3 Workpiece installations in1.3 - 22
- autarker elektrohydraulischer Druckerzeugerself-sufficient electrohydraulic pressure generator
- 2.12.1
- Pumpepump
- 2.22.2
-
Befestigungselement für
2.1 Fastener for2.1 - 33
- Informationsmodulinformation module
- 3.13.1
- Hardware-BausteinHardware chip
- 3.23.2
-
Adapterkörper für
3.1 Adapter body for3.1 - 3.33.3
- Verbindungsleitungconnecting line
- 44
- Werkstück-Belade- und Entnahme-RoboterWorkpiece loading and unloading robot
- 4.14.1
- Greifergrab
- 4.24.2
-
Bewegungsgestell von
4 Motor frame of4 - 4.34.3
- WerkstückablageplätzeWorkpiece support locations
- 4.44.4
-
Steuerschrank von
4 Control cabinet of4 - 4.54.5
-
Sicherheitsumzäunung für
4 Security fencing for4 - 4.64.6
-
Service-Tür an
4.5 Service door on4.5 - 55
- Werkzeugmaschinemachine tool
- 5.15.1
- Bedien-TableauOperation and control board
- 5.25.2
- Maschinentischmachine table
- 5.35.3
-
Steuerschrank von
5 Control cabinet of5 - 66
- Bedieneroperator
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