DE19720906A1 - Automationszelle zur Handhabung von Teilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Automationszelle zur Handhabung von Teilen, mit einem Bereitstellungsmodul zur Bereitstellung und zur Aufnahme von Teilen, und mit mindestens einem wei­ teren Funktionsmodul zur Handhabung von Teilen.

Eine derartige Automationszelle ist aus der EP-A-0 673 711 bekannt.

Die bekannte Automationszelle dient zur Zuführung von Werk­ stücken an eine nachgeordnete Bearbeitungseinrichtung und um­ faßt einen Arbeitsraum, der durch eine Schutzwand nach außen abgeschlossen ist und innerhalb dessen eine Stapelbereit­ stellungsvorrichtung zum Bereitstellen von Teilen sowie eine dieser zugeordneten Ladevorrichtung zur Übernahme von Teilen, sowie eine Stapelwechseleinheit zur Zuführung und Entnahme von Werkstückträgerstapeln in bzw. aus dem Arbeitsraum ange­ ordnet ist.

Über die Anordnung und Montage der einzelnen Funktionsmodule innerhalb des Arbeitsraumes der Automationszelle sind keine Angaben gemacht. Grundsätzlich werden jedoch die einzelnen Funktionsmodule bei der Endmontage an ihrem vorgesehenen Platz aufgestellt und dabei auf dem Fundament ausgerichtet und verankert. Allenfalls ist es denkbar, daß bei einer Vor­ montage und bei einem Testlauf beim Hersteller der Automa­ tionszelle zunächst die Einzelkomponenten auf einem aus Ein­ zelstreben zusammengeschweißten Gestell montiert und geprüft werden. Anschließend müssen die Einzelkomponenten wegen ihres zum Teil erheblichen Gewichtes und wegen ihrer Empfind­ lichkeit wieder demontiert werden und können erst bei der Endmontage in einer Fertigungshalle, in der die Automa­ tionszelle endgültig aufgestellt wird, wieder an dem Gestell befestigt werden. Da das Gestell jedoch als einfache Schweiß­ konstruktion ausgeführt ist, ist bei der Endmontage eine ge­ naue Justierung und Ausrichtung der Einzelkomponenten in ih­ rer Absolutlage bzw. Relativlage zueinander erforderlich, um ein reibungsloses Zusammenarbeiten der Einzelkomponenten mit­ einander und mit weiteren Automationszellen oder einer je­ weiligen Bearbeitungseinrichtung zu gewährleisten, die von der betreffenden Automationszelle versorgt werden soll.

Es versteht sich, daß derartige Montage- und Justierarbeiten außerordentlich zeitaufwendig und kostenintensiv sind.

Darüber hinaus ist der Transport und die getrennte Verpackung von einzelnen Modulen und die nachfolgende Montage und Aus­ richtung dieser Module außerordentlich aufwendig und teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbes­ serte Automationszelle zur Handhabung von Teilen mit minde­ stens einem Bereitstellungsmodul zur Bereitstellung und Auf­ nahme von Teilen und mindestens einem weiteren Funktionsmodul zur Handhabung von Teilen zu schaffen, die einen vereinfach­ ten Transport und eine vereinfachte Endmontage ermöglicht und darüber hinaus eine möglichst hohe Stabilität und Präzision während des Transportes als auch im Betrieb der Automations­ zelle gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Automationszelle gemäß der ein­ gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein auf einem ortsfest in einer Einbaulage abstützbarer Sockel­ modul vorgesehen ist, auf dem der Bereitstellungsmodul und der zumindest eine weitere Funktionsmodul befestigt sind, wo­ bei der Sockelmodul als derart stabile und verwindungssteife Konstruktion ausgeführt ist, daß die Relativlage des Bereit­ stellungsmoduls und des zumindest einen weiteren Funktions­ moduls bei einer Vorinontage ausreichend genau zueinander be­ stimmbar ist, ohne daß in der Einbaulage eine aufwendige End­ justierung der einzelnen Module zueinander erfolgen muß.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen ge­ löst.

Erfindungsgemäß ist nämlich ein Sockelmodul vorgesehen, an dem die wesentlichen Komponenten der Automationszelle, zumin­ dest ein Bereitstellungsmodul und ein weiterer Funktionsmodul befestigt werden. Da der Sockelmodul derart stabil und ver­ windungssteif ausgeführt ist, wie es bei einem Bett für eine Werkzeugmaschine grundsätzlich bekannt ist, können die ein­ zelnen Module der Automationszelle beim Hersteller der Auto­ mationszelle montiert werden, wobei ihre Relativlage zu­ einander ausreichend genau justiert werden kann. Die Automa­ tionszelle kann somit im Gegensatz zu herkömmlichen Automa­ tionszellen beim Hersteller praktisch als komplette Einheit montiert und auch in dieser Form transportiert werden. Hierzu müssen lediglich gegebenenfalls noch einige empfindliche Kom­ ponenten getrennt verpackt, transportiert und anschließend an der Automationszelle montiert werden, wobei jedoch wiederum die Lage auch derartiger Zusatzmodule durch den Sockelmodul vorzugsweise vorbestimmt ist.

Grundsätzlich können die Einzelkomponenten oder Funktions­ module natürlich nach der Vormontage beim Hersteller der Au­ tomationszelle auch wieder demontiert und erst in der Ein­ baulage beim Nutzer der Fertigungszelle wieder an dem Sockel­ modul befestigt werden, sofern dies infolge besonderer Um­ stände wie etwa Vermeidung der Überschreitung eines zuläs­ sigen Höchstgewichtes für den Lufttransport oder ähnliches bedingt ist. Obgleich hierbei der Montageaufwand etwas ver­ größert wird, werden die Vorteile der Erfindung auch hierbei genutzt, da die Endlage der einzelnen Funktionsmodule an dem stabilen und verwindungssteifen Sockelmodul ausreichend genau gegebenenfalls durch entsprechende Paßteile vorbestimmt wer­ den kann, so daß allenfalls in der Einbaulage nach Befe­ stigung der einzelnen Funktionsmodule am Sockelmodul noch ge­ wisse minimale Endeinstellarbeiten erforderlich sind.

Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Automationszelle der Montage-, Transport- und Justieraufwand für eine einzelne Automationszelle deutlich vermindert. Dies ist insbesondere bei der Erstellung neuer Fertigungsstätten, bei denen zahl­ reiche Automationszellen mit Bearbeitungseinrichtungen gekop­ pelt werden müssen, von erheblicher Bedeutung, da die Gesamt­ zeit zur Fertigstellung einer derartigen automatisierten oder teilautomatisierten Fertigungsanlage deutlich reduziert wird.

Darüber hinaus ergibt sich durch die stabile und verwindungs­ steife Konstruktion des Sockelmoduls eine deutlich verbes­ serte Stabilität der Automationszelle im Dauerbetrieb, wo­ durch die Robustheit und Zuverlässigkeit der Automationszelle verbessert wird und weniger Nachjustierarbeiten auch nach langen Betriebszeiten erforderlich sind.

In bevorzugter Weiterbildung weist die Automationszelle stan­ dardisierte mechanische und/oder elektrische Schnittstellen auf, die vorzugsweise am Sockelmodul und an den Funktionsmo­ dulen zur modulalen Verbindung vorgesehen sind.

Dieses Merkmal ist auch selbständig schutzfähig, unabhängig davon, ob die Automationszelle einen verwindungssteifen Sockelmodul zur Aufnahme der übrigen Komponenten aufweist oder ob die einzelnen Funktionsmodule lediglich unmittelbar anein­ ander befestigt werden.

Auf diese Weise ist ein Aufbau einer gewünschten Automations­ zelle aus einzelnen Funktionsmodulen in besonders einfacher Weise realisierbar, da einzelne Funktionsmodule ohne weiteres an den mechanischen Schnittstellen der an der Zelle bereits vorhandenen Funktionsmodule angekoppelt und ausgerichtet wer­ den können. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dann, wenn die einzelnen Funktionsmodule mit standardisierten elektri­ schen (elektronischen) Schnittstellen versehen sind, durch die die einzelnen Funktionsmodule elektrisch bzw. elektro­ nisch miteinander gekoppelt werden können und von einer ein­ heitlichen, vorzugsweise gleichfalls modular aufgebauten Steuerung gesteuert werden können.

Unter dem Begriff elektrische Schnittstelle soll hier in die­ sem Zusammenhang ganz allgemein sowohl eine einfache elektri­ sche Steckverbindung, als auch eine hardwaremäßig genormte Schnittstelle, also z. B. eine RS232-Schnittstelle, als auch eine Software-Schnittstelle verstanden werden.

In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung weist der Sockel­ modul eine als Ölauffangwanne ausgebildete Oberfläche auf.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Sockelmodul auf diese Weise zweifach genutzt wird. Da der Sockelmodul ohnehin die Bodenfläche der Automationszelle bildet, bietet es sich an, den Sockelmodul gleichzeitig auch als Ölauffangwanne aus zu­ bilden, um so an den zu handhabenden Teilen anhaftendes Öl bzw. Emulsionsmittel und Späne aufzufangen und in geeigneter Weise rückführen zu können. Dies führt zu einer Reduzierung der Umweltbelastung und zu erheblicher Kosteneinsparung durch Vermeidung von Öl- und Emulsionsverlusten. Bei herkömmlichen Automationszellen wurden Tropfverluste von den Teilen bisher in Kauf genommen, was mit einer entsprechenden Umwelt­ belastung verbunden war bzw. Späneförderer, Werkstück­ reinigungseinrichtungen und dergleichen erforderlich machte.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist der Sockelmodul Kabelführungen zur Aufnahme von Leitungen auf.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die zur Versorgung der einzelnen Funktionsmodule der Automationszelle notwendigen Leitungen, wie etwa Drehstromleitungen, elektrische Steuer­ leitungen, Pneumatik- oder Hydraulikleitungen im Sockelmodul geführt werden können, wodurch der Installationsaufwand bei der Endmontage deutlich reduziert wird und gleichzeitig eine besonders gegen Umwelteinwirkungen geschützte Verlegung der entsprechenden Leitungen ermöglicht wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthält die Auto­ mationszelle als weiteren Funktionsmodul zumindest ein Sta­ pelaustauschmodul oder ein Portalmodul, die an dem Sockel­ modul befestigt sind.

Je nach dem Einsatzzweck der Automationszelle können in an sich bekannter Weise verschiedene Funktionsmodule in der Au­ tomationszelle enthalten sein. Diese sind vorteilhafterweise jeweils auf dem Sockelmodul befestigt oder zumindest an die­ sem ausgerichtet. So ist es bei einem Portalmodul beispiels­ weise möglich, diesen unmittelbar auf dem Sockelmodul zu be­ festigen oder mit entsprechenden Vertikalstreben neben dem Sockelmodul abzustützen, wobei vorzugsweise jedoch wiederum eine Verbindung mit dem Sockelmodul erfolgt, um die Rela­ tivlage zu den übrigen Modulen der Automationszelle auf diese Weise vorzugeben.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ei­ ne Schutzverkleidung vorgesehen, die an dem Sockelmodul be­ festigt ist.

Da derartige Automationszellen in der Regel aus Gründen des Unfallschutzes mit einer vollständigen Schutzverkleidung ver­ sehen werden müssen, ist es vorteilhaft, diese unmittelbar am Sockelmodul zu befestigen oder den Sockelmodul selbst teil­ weise als Schutzverkleidung zu benutzen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Steuerungsmodul zur Steuerung der Automationszelle vorge­ sehen, der an dem Sockelmodul befestigt ist.

Diese Maßnahme ist insbesondere in Verbindung mit der Nutzung des Sockelmoduls zur Führung von Leitungen von Vorteil, da auf diese Weise Leitungswege verkürzt werden und der Montage­ aufwand vermindert werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Sockelmodul Aufhängepunkte zur Befestigung an einem Hebezeug auf.

Auf diese Weise wird die Verladung und der Transport der Au­ tomationszelle als kompakte, weitgehend komplett montierte Einheit erleichtert.

In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung weist der Sockel­ modul an einer Mehrzahl von vorgegebenen Stellen Anschluß­ punkte zur Aufnahme verschiedener Funktionsmodule auf.

Der Sockelmodul ist somit an zahlreichen Stellen mit An­ schlußpunkten oder Funktionsflächen zur Aufnahme verschie­ dener Funktionsmodule versehen. Somit wird eine standar­ disierte Herstellung von Sockelmodulen ermöglicht, auf denen dann je nach der gewünschten Ausführung der Automationszelle die verschiedenen Funktionsmodule nach der Art eines Bau­ kastens zusammengestellt werden können. Auf diese Weise ist auch die nachträgliche Umrüstung oder Erweiterung einer Auto­ mationszelle auf einfache Weise ermöglicht.

In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung ist als Bereit­ stellungsmodul ein Stapelumsetz- und Bereitstellungsmodul vorgesehen, der mindestens zwei miteinander getrieblich zwangsgekoppelte Schwingen aufweist.

Durch Verwendung eines derartigen Stapelumsetz- und Bereit­ stellungsmoduls, der grundsätzlich aus der EP-A-0 635 339 be­ kannt ist, ergibt sich eine besonders einfache und platz­ sparende Möglichkeit zum Umsetzen von Werkstückträgerstapeln und zur Bereitstellung von derartigen Werkstückträgerstapeln zur Übergabe an einen Greifer, der beispielsweise am Portal­ modul befestigt sein kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist als Funktionsmodul ein Stapelaustauschmodul mit einer vertikalen Drehachse vorgesehen, mit der zwei um 180° gegeneinander ver­ setzte Stapelaufnahmeplätze gekoppelt sind, die durch Ver­ drehen um die vertikale Drehachse miteinander vertauschbar sind.

Es versteht sich, daß ein derartiger Modul auch mit zwei ein­ ander gegenüberliegenden Doppelschwingen ausgeführt sein kann, zwischen denen der Greifermodul befestigt ist, sofern eine höhere Tragfähigkeit notwendig ist.

Durch einen derartigen Stapelaustauschmodul, der grund­ sätzlich aus der EP-A-0 673 711 bekannt ist, ergibt sich eine vorteilhafte Möglichkeit zum Ein- und Ausschleusen von Werk­ stücken bzw. Werkstückträgerstapeln in den von der Schutz­ verkleidung umschlossenen Arbeitsraum der Automationszelle.

Hierbei ist der Stapelaustauschmodul vorzugsweise derart in die Schutzverkleidung integriert, daß sich einer der Stapel­ aufnahmeplätze innerhalb des von der Schutzverkleidung um­ schlossenen Arbeitsraumes und einer außerhalb davon befindet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung ist der Sockelmodul als Guß- oder als Schweißkonstrukti­ on mit Versteifungsstreben ausgeführt.

Insbesondere bei einer Ausführung als Schweißkonstruktion mit Versteifungsstreben in der Art, wie sie bei der Konstruktion eines Bettes für eine Werkzeugmaschine bekannt ist, ergibt sich eine ausreichend steife und besonders gewichtssparende Konstruktion.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung, die auch unab­ hängig von der Ausführung des Sockelmoduls selbständig schutzfähig ist, ist der Sockelmodul mit einem vertikalen Ständer kombiniert, an dem einer der Funktionsmodule aufge­ nommen ist.

Durch diese Maßnahme läßt sich ein platzsparender Aufbau der Automationszelle erreichen, wenn einer der Funktionsmodule nicht auf dem Boden des Sockelmoduls befestigt ist sondern statt dessen an dem vertikalen Ständer befestigt ist oder mit diesem integriert ist.

Insbesondere wenn der Funktionsmodul mit einem Linearantrieb ausgestattet ist, läßt sich auf diese Weise sogar noch eine weitere Reduzierung der Baugröße der Automationszelle er­ reichen.

Gemäß einer ersten Ausführung kann hierbei der Sockelmodul mit dem Ständer zu einer L-Form kombiniert sein, während ge­ mäß einer weiteren Ausführung der Sockelmodul mit einem er­ sten und einem zweiten gegenüberliegenden Ständer zu einer U- Form kombiniert ist.

Bei der Ausführung als L-Form ergibt sich ein besonders ein­ facher Aufbau, während es bei der Ausführung als U-Form er­ möglicht wird, den Funktionsmodul an beiden gegenüberliegen­ den Ständern abzustützen, was insbesondere bei höherer Bela­ stung von Vorteil ist.

Grundsätzlich ist es bevorzugt, auch hierbei den Sockelmodul und den oder die Ständer ausreichend stabil und verwindungs­ steif auszuführen, so daß keine weitere Justierung der ein­ zelnen Funktionsmodule in der Einbaustellung erforderlich ist.

In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung ist im Ständer ein Schleppantrieb zum Antrieb des Bereitstellungsmoduls vor­ gesehen.

Dieser Schleppantrieb kann mit einer Schleppkette, die in den Ständer eingelassen ist, ausgeführt sein, wie dies vom An­ trieb bei Paternosteraufzügen bekannt ist. Auf diese Weise lassen sich beliebige vorgegebene Ortskurven zur Bewegung des am Bereitstellungsmodul vorgesehenen Greifermoduls erreichen. Außerdem läßt sich eine besonders platzsparende Baugröße ver­ wirklichen.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist am Ständer eine Horizontalachse und/oder eine Vertikalachse zum Antrieb des Bereitstellungsmoduls vorgesehen.

Auf diese Weise läßt sich eine besonders kostengünstige Aus­ führung des Bereitstellungsmoduls erreichen, insbesondere wenn lediglich eine Achse, vorzugsweise eine Horizontalachse, zum Antrieb des Bereitstellungsmoduls ausreichend ist und diese Achse ggf. noch in den Ständer integriert werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Bereit­ stellungsmodul zwischen dem ersten und dem zweiten Ständer angeordnet und an beiden Ständern abgestützt und vorzugsweise auch von beiden Ständern angetrieben.

Auf diese Weise läßt sich eine höhere Tragkraft bei trotzdem kleiner Baugröße verwirklichen.

Es versteht sich, daß der oder die Ständer mit dem Sockel­ modul lösbar verbunden sein können, z. B. damit verschraubt sein können, oder daß statt dessen Sockelmodul und Ständer als einstückige Konstruktion, z. B. als Schweißkonstruktion, ausgeführt sein können. Auf jeden Fall sind Ständer und Sockelmodul starr miteinander verbunden und weisen vorzugsweise eine entsprechende Festigkeit und Verwindungssteifheit auf, um eine zusätzliche Abstützung und Justierung der einzelnen Funktionsmodule überflüssig zu machen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in an­ deren Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht einer ersten Ausführung einer erfin­ dungsgemäßen Automationszelle in stark ver­ einfachter Darstellung und

Fig. 2 eine Ansicht der Automationszelle gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht einer weiteren Ausführung einer erfin­ dungsgemäßen Automationszelle;

Fig. 4 eine stark vereinfachte schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführung einer erfindungsgemäßen Automationszelle, wobei lediglich der Sockelmodul mit Ständer und Bereitstellungsmodul dargestellt wurde, jedoch auf die Darstellung von weiteren Funktionsmodulen, wie Stapelwechselmodul und Por­ talmodul verzichtet wurde;

Fig. 5 eine Ansicht der Automationszelle gemäß Fig. 4 von der Seite und

Fig. 6 eine schematische perspektivische Ansicht eines Sockelmoduls mit rasterartig angeordneten Schnitt­ stellen zur mechanischen und elektrischen Verbin­ dung mit anderen Funktionsmodulen.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Automations­ zelle dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.

Die Automationszelle 10 ist als kompakte Zelle ausgeführt, die auf einem gemeinsamen Sockelmodul 30 gemäß Fig. 2 mon­ tiert ist, an dem alle Komponenten befestigt sind. An diesem Sockelmodul 30 ist eine Schutzverkleidung 16 befestigt, durch die ein Arbeitsraum 14 nach außen abgegrenzt ist. Oberhalb des Arbeitsraumes 14 verläuft ein Portalmodul 42, das gleich­ falls auf dem Sockelmodul mittels Vertikalstreben 46 be­ festigt ist. Auf dem Portalmodul 42 ist ein Schlitten, der lediglich durch die Ziffer 48 angedeutet ist, gesteuert ver­ fahrbar. An dem Schlitten 48 ist eine Z-Achse 50 vorgesehen, an der ein in Vertikalrichtung verfahrbarer Greifermodul 52 befestigt ist, mittels dessen einzelne Teile 70 übernommen werden können und durch Verfahren auf dem Portal 44 zu einer anderen Automationszelle oder zu einer Bearbeitungs­ einrichtung 12 gemäß Fig. 1 verfahren werden können, die über die Automationszelle 10 mit Teilen 70 versorgt wird. Inner­ halb des Arbeitsraumes 14 der Automationszelle 10 ist ein Be­ reitstellungsmodul 18 der aus der EP-A-0 635 339 bekannten Art angeordnet, um Werkstückträger 68 zwischen einem Bereit­ stellungsplatz 24 an einem Ende der Automationszelle 10 und einem Warteplatz 27 am gegenüberliegenden Ende der Automa­ tionszelle 10 umsetzen zu können oder aber zu einem erhöhten Zuführplatz 25 in der Mitte zwischen dem Bereitstellungsplatz 24 und dem Warteplatz 27 unterhalb des Portals 44 überführen zu können, so daß in dieser erhöhten Position unterhalb des Portals 44 mittels des Greifermoduls 52 Teile 70 aus einem in dieser Position befindlichen Werkstückträger 68 entnommen werden können oder aber in diesen eingelegt werden können.

Der Bereitstellungsmodul 18 umfaßt zwei miteinander zwangs­ gekoppelte Schwingen 60, 62, die derart dimensioniert sind, daß sich beim Verdrehen der ersten Schwinge 60 eine etwa U-förmige Bewegungsbahn ergibt, so daß das Umstapeln von Werk­ stückträgern 68 von einem Werkstückträgerstapel 66 etwa auf dem Bereitstellungsplatz 24 zum Warteplatz 47 und umgekehrt mittels nur einer numerisch gesteuerten Achse - der Drehachse der ersten Schwinge 60 - möglich ist.

An der zweiten Schwinge 62 des Bereitstellungsmoduls 18, die von der ersten Schwinge 60 angetrieben ist, ist gemäß Fig. 2 ein Greifermodul 64 mit einem Ausleger vorgesehen, der zur Aufnahme von Werkstückträgern 68 geeignet ist.

Zum Ein- und Ausschleusen von Werkstückträgerstapeln 96 in bzw. aus dem Arbeitsraum 14 ist ein insgesamt mit der Ziffer 20 bezeichneter Stapelaustauschmodul vorgesehen, der eine um eine vertikale Drehachse 36 verdrehbare Dreheinheit 22 auf­ weist, so daß Werkstückträgerstapel 66 durch Verdrehen der Dreheinheit 22 zwischen einem Ladeplatz 26 außerhalb des Ar­ beitsraumes 14 und dem gegenüberliegenden Bereit­ stellungsplatz 24 innerhalb des Arbeitsraumes 14 austauschbar sind.

Zwischen dem Bereitstellungsplatz 24 und dem diesen gegen­ überliegenden Ladeplatz 26 außerhalb des Arbeitsraumes 14 be­ findet sich eine mit der Ziffer 29 angedeutete Schottwand, durch die der Arbeitsraum 14 nach außen abgeschlossen ist. Durch Verdrehen der Dreheinheit 22 um 180° lassen sich so Werkstückträgerstapel 66 von dem Ladeplatz 26 zu dem Bereit­ stellungsplatz 24 innerhalb des Arbeitsraumes 14 überführen oder von dem Bereitstellungsplatz 24 aus dem Arbeitsraum zu dem Ladeplatz 26 überführen. Dabei ist der Bereich der Dre­ heinheit 22 außerhalb des Arbeitsraumes 14 durch Verklei­ dungselemente 38, 39, 40 vollständig nach außen abgegrenzt. In der Mitte ist ein um die vertikale Drehachse 36 ver­ schwenkbares Verkleidungselement 39 vorgesehen, das sich über einen Winkel von etwa 60 bis 70 erstreckt und das an beiden Seiten durch je ein um die vertikale Drehachse 36 verschwenk­ bar angeordnetes Verkleidungselement 38, 40 zu einer voll­ ständig nach außen abgeschlossenen Verkleidung ergänzt ist. Das linke Verkleidungselement 38 und das rechte Verkleidungs­ element 40 lassen sich jeweils in Richtung vor das mittlere Verkleidungselement 39 um die vertikale Drehachse 36 ver­ schwenken, während das mittlere Verkleidungselement 39 wahl­ weise im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn vor das Verkleidungselement 38 oder vor das Verkleidungselement 40 verschwenkbar ist, um in der geöffneten Position einen Zugang zum Ladeplatz 26 von vorn zu ermöglichen, um Werkstückträger­ stapel 66 auf den Ladeplatz 26 überführen oder von diesem entnehmen zu können.

Dabei ist der Stapelaustauschmodul 20 derart ausgeführt, daß die Dreheinheit 22 als etwa H-förmiges Drehgestell ausgebil­ det ist, das zur Aufnahme von Werkstückträgerstapeln 66 aus­ gebildet ist, die auf Bodenrollen in den Ladeplatz 26 einge­ fahren werden und dort verriegelt werden (vergleiche Fig. 2). Der Transport des Werkstückträgerstapels 66 geschieht hierbei auf den Bodenrollen bei Vertaktung der Dreheinheit in eine um 180° verdrehte Position, um so einen Werkstückträgerstapel 66 vom Ladeplatz 26 auf den Bereitstellungsplatz 24 zu über­ führen oder umgekehrt. Hierzu ist also keine zusätzliche Transportvorrichtung erforderlich. Auch während des Wechsels zwischen den beiden Positionen bleibt der Werkstückträger­ stapel 66 auf den Bodenrollen stehen, so daß die Dreheinheit 22 lediglich zur Aufnahme der seitlichen Stützkräfte und des Drehantriebes ausgelegt sein muß, nicht jedoch zur Aufnahme des Gewichtes des Werkstückträgerstapels 66 und der Werk­ stücke.

In alternativer Weise kann die Dreheinheit 22 derart ausge­ führt sein, daß die Werkstückträgerstapel unmittelbar auf der Dreheinheit 22 aufgesetzt werden und nicht auf Bodenrollen laufen.

Durch Kombination des Bereitstellungsmoduls 18, des Stapel­ austauschmoduls 20, des Portalmoduls 42 mit dem daran ver­ fahrbaren Schlitten 48 mit Z-Achse 50 und daran befestigtem Greifermodul 52 lassen sich somit Teile 70 von dem Ladeplatz 26 außerhalb des Arbeitsraumes 14 zunächst in den Arbeitsraum 14 überführen und sodann in geeigneter Weise gegebenenfalls auf dem Warteplatz 27 umstapeln, von dem Zuführplatz 25 aus mittels des Greifermoduls 52 übernehmen und sodann zur Bear­ beitungseinrichtung 12 überführen.

Es versteht sich, daß der Stapelaustauschmodul 20 lediglich wahlweise vorgesehen ist, und daß statt dessen auch ein manu­ elles Ein- bzw. Ausschleusen von Werkstückträgern bzw. Werk­ stückträgerstapeln in den Arbeitsraum 14 möglich ist.

Gemäß Fig. 2 dient der Sockelmodul 30 als Basis für den Auf­ bau sämtlicher Funktionsmodule der Automationszelle 10. Der Sockelmodul 30 ist hierbei als verwindungssteife Schweiß­ konstruktion nach der Art eines Maschinenbettes für eine Werkzeugmaschine ausgeführt und durch geeignete Versteifungs­ streben 34 ausgesteift. Dabei ist der Sockelmodul 30 derart stabil und verwindungssteif ausgeführt, daß sämtliche Funk­ tionsmodule einschließlich der Vertikalstreben 46 des Portal­ moduls 42 und des Stapelaustauschmoduls 20 bereits beim Her­ steller der Automationszelle 10 auf dem Sockelmodul 30 an ge­ eigneten Anschlußpunkten 74, 76, 78 montiert und relativ zu­ einander justiert werden können. Lediglich das Drehgestell 22 des Stapelaustauschmoduls 20 wird in besonderen Fällen zu­ sätzlich bei der Endmontage auf dem Fundament 80 abgestützt.

Bei der Ausführung des Stapelaustauschmoduls 20, bei der das Drehgestell 22 auch zur Unterstützung bzw. Aufnahme von Werk­ stückträgerstapeln vorgesehen ist (kleinere Baugröße), wird der Stapelaustauschmodul 20 direkt am Sockelmodul befestigt.

Werden dagegen Bodenrollen gemäß Fig. 2 verwendet, so befin­ det sich eine entsprechend geformte Ausnehmung am Sockelmodul 30, die in Fig. 1 schematisch durch die gestrichelte Linie 82 angedeutet ist.

Um einen Transport der vormontierten Automationszelle 10 zu erleichtern, sind an den vier Ecken des Sockelmoduls 30 je­ weils Laschen 55 mit Aufhängepunkten 56 angeflanscht wobei auch Ösen vorgesehen sein können, um ein Einhängen von Hebe­ zeugen zu ermöglichen.

Gemäß Fig. 2 weist der Sockelmodul 30 einen grundsätzlich rechteckförmigen Querschnitt auf, ist an seiner Oberseite je­ doch mit zwei zur Mitte hin leicht geneigt verlaufenden Flä­ chen versehen, so daß sich insgesamt eine V-förmige Ober­ fläche 32 ergibt, die als Ölauffangwanne ausgebildet ist. Vorzugsweise randseitig ist der Sockelmodul 30 mit Kabel­ führungen 33 oder Kabelkanälen versehen, in denen wie in Fig. 2 schematisch angedeutet, elektrische Leitungen und/oder Pneumatik-/Hydraulikleitungen geführt sein können.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist eine zentrale Steuer­ einheit 58 vorgesehen, die vorzugsweise gleichfalls direkt am Sockelmodul 30 befestigt ist. Durch die Kabelführung inner­ halb des Sockelmoduls 30 und die unmittelbare Montage der Steuereinheit 58 am Sockelmodul 30 wird insgesamt der Ver­ drahtungsaufwand beim Anschluß der Kraftstrom und Steuer­ leitungen und sonstigen Leitungen zu den einzelnen Funktions­ modulen deutlich reduziert.

An der Oberfläche des Sockelmoduls 30 ist, wie zuvor bereits erwähnt, eine Mehrzahl von Anschlußpunkten 74, 76, 78 vorge­ sehen, wobei nur einige dieser Anschlußpunkte schematisch in Fig. 2 dargestellt sind. Darüber hinaus sind vorzugsweise auf dem Sockelmodul 30 weitere Anschlußpunkte bzw. Funktions­ flächen an vorbestimmten Stellen vorgesehen, um so einen mo­ dularen baukastenartigen Aufbau der Automationszelle 10 zu erleichtern und um ein Nachrüsten mit einzelnen Funktions­ modulen vorzubereiten. Darüber hinaus können in ent­ sprechender Weise an den vier umlaufenden Rändern des Sockel­ moduls 30 Anschlußpunkte oder Funktionsflächen vorgesehen sein, um eine modulare Verbindung mit weiteren Automations­ zellen oder anderen Funktionsmodulen vorzubereiten. Während in Fig. 2 eine Befestigung der Vertikalstreben 46 des Portal­ moduls 42 unmittelbar auf den Anschlußpunkten 74 des Sockel­ moduls 30 dargestellt ist, versteht es sich, daß der Portal­ modul 42 natürlich auch auf dem Fundament 80 abgestützt sein kann. Vorzugsweise ist hierbei jedoch die Relativlage zum Sockelmodul 30 durch entsprechende Anschlußpunkte 30 am Sockelmodul fixiert.

Es versteht sich, daß das an den Vertikalstreben 46 be­ festigte Portal gegebenenfalls erst bei der Endmontage an Ort und Stelle montiert wird, um keine unnötige Vergrößerung des Transportvolumens zu verursachen. Das gleiche gilt für diesen Fall natürlich auch für den Schlitten 48 mit Z-Achse und Greifermodul 52.

In Fig. 3 ist eine Abwandlung der zuvor beschriebenen Aus­ führung dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10a be­ zeichnet.

Für entsprechende Teile werden hierbei gleiche Bezugsziffern verwendet.

Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausführung ist hierbei der Bereitstellungsmodul, der insgesamt mit der Zif­ fer 18a bezeichnet ist, nicht als Einrichtung mit getrieblich miteinander zwangsgekoppelten Schwingen ausgeführt, sondern statt dessen ist ein Kreuzschlitten vorgesehen.

Des weiteren ist an beiden einander gegenüberliegenden Rän­ dern des Sockelmoduls 30 jeweils ein vertikaler Ständer 90, 92 fest mit dem Sockelmodul 30 verbunden, der jeweils ausrei­ chend verwindungssteif ausgeführt ist, um eine Aufnahme des Bereitstellungsmoduls 18a zu ermöglichen.

Zusätzlich ist hierbei noch das Portal 42 am oberen Ende in Fig. 3 dargestellt, das mit den Ständern 90, 92 verbunden ist und somit zusätzliche Stabilität verleiht. Die beiden Ständer 90, 92 dienen hierbei gleichzeitig als Stützen für das Portal 42.

In beiden Ständern 90, 92 ist jeweils eine vertikale, nume­ risch gesteuerte Achse 94, 96 integriert. An jeder der Verti­ kalachsen ist eine Horizontalachse 98, 100 befestigt, die gleichfalls numerisch gesteuert ist. Zwischen den beiden so einander gegenüberliegenden horizontalen Achsen 98, 100 ist ein Greifermodul 102 zur Aufnahme von Werkstückträgern 68 be­ festigt.

Es versteht sich, daß in einer einfacheren Ausführung an­ stelle von jeweils zwei einander gegenüberliegenden Kreuz­ schlitten auch nur ein einziger Kreuzschlitten bei einer L-förmigen Konfiguration mit einem Ständer und Sockelmodul vor­ gesehen sein könnte oder in einer noch weiter vereinfachten Ausführung lediglich ein Horizontalschlitten, der an einem Ständer vorgesehen ist. Bei dieser letzten Ausführung würde der Horizontalschlitten lediglich zur Verschiebung von Werk­ stückträgern dienen, während die weitere Aufnahme und Über­ gabe dann mittels eines Greifers vom Portalmodul aus erfolgen könnte.

Insgesamt läßt sich bei der Ausführung gemäß Fig. 3 eine ver­ ringerte Baubreite der Automationszelle erreichen, da sich jeweils eine Linearachse in einen Ständer integrieren läßt.

In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Abwandlung der Ausfüh­ rung gemäß Fig. 3 schematisch dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10b bezeichnet.

Hierbei wurde auf die Darstellung von Stapelwechselmodul und ggf. Portalmodul verzichtet.

Im Unterschied zu der Ausführung gemäß Fig. 3 ist hierbei nur ein Ständer 104 vorgesehen, der zusammen mit dem Sockelmodul 30 eine L-förmige Konfiguration bildet. In den Ständer 104 ist ein Schleppantrieb 106 mit einer Schleppkette integriert, die um eine annähernd quadratische Bahn geführt ist und von der ein Greifermodul 108 angetrieben ist, das über einen Schlitz 107 gemäß Fig. 5 in der Oberfläche des Ständers 104 mit der Schleppkette verbunden ist. Insgesamt läßt sich auf diese Weise ein besonders einfacher und kostengünstiger An­ trieb des Greifermoduls 18b erreichen, um das Aufnehmen, An­ heben und Umstapeln von Werkstückträgern zu ermöglichen. Der Antrieb ist hierbei in an sich bekannter Weise wie bei Pater­ nosteraufzügen gebräuchlich ausgelegt.

Die einzelnen Funktionsmodule und sonstigen Komponenten wie Ständer und dgl. sind vorzugsweise mit standardisierten me­ chanischen und/oder elektrischen Schnittstellen versehen, um eine modulare Bauweise der Automationszelle zu ermöglichen.

Dies ist schematisch anhand von Fig. 6 dargestellt.

Fig. 6 zeigt einen Sockelmodul 30 schematisch in perspektivi­ scher Darstellung.

Der Sockelmodul 30 ist mit einer Mehrzahl von Schnittstellen 31 versehen, die schachbrettmusterartig auf seiner Oberfläche und an den Seitenflächen angeordnet sind. Diese Schnittstel­ len 31 können sowohl als mechanische Schnittstellen, d. h. als paßgenau bearbeitete Funktionsflächen ausgebildet sein, um an verschiedenen Stellen des Sockelmoduls 30 einen Aufbau oder Anbau von anderen Funktionsmodulen zu ermöglichen, ohne daß hierzu weitere Befestigungskomponenten, Streben, Stützen oder dgl. erforderlich sind. Diese mechanischen Schnittstellen können auch als mit einem entsprechenden Gegenelement selbst­ zentrierende Funktionsflächen ausgebildet sein. Ferner können diese Schnittstellen 31 alternativ oder auch zusätzlich als elektrische bzw. elektronische Schnittstellen ausgebildet sein, die eine einheitliche Steuerung der einzelnen Funk­ tionsmodule über das zentrale Steuermodul 58 ermöglichen.

Auf diese Weise läßt sich eine Automationszelle den gewünsch­ ten Bedürfnissen in optimaler Weise anpassen, wobei auch eine nachträgliche Umrüstung oder Erweiterung in einfacher Weise ermöglicht wird.

Claims (20)

1. Automationszelle zur Handhabung von Teilen, mit einem Bereitstellungsmodul (18, 18a, 18b) zur Bereitstellung und zur Aufnahme von Teilen (70), und mit mindestens ei­ nem weiteren Funktionsmodul (20, 42) zur Handhabung von Teilen (70), dadurch gekennzeichnet, daß ein ortsfest in einer Einbaulage abstützbarer Sockelmodul (30) vor­ gesehen ist, an dem der Bereitstellungsmodul (18, 18a, 18b) und der zumindest eine weitere Funktionsmodul (20, 42) befestigt sind, wobei der Sockelmodul (30) als der­ art stabile und verwindungssteife Konstruktion ausge­ führt ist, daß die Relativlage des Bereitstellungsmoduls (18, 18a, 18b) und des zumindest einen weiteren Funkti­ onsmoduls (20, 42) bei einer Vormontage ausreichend ge­ nau zueinander bestimmbar ist, ohne daß in der Einbaula­ ge eine aufwendige Endjustierung der einzelnen Module (18, 18a, 18b, 20, 42) zueinander erfolgen muß.

2. Automationszelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine standardisierte mechanische und/oder elektrische Schnittstelle (31), die vorzugsweise am Sockelmodul (30) und an den Funktionsmodulen (20, 42) zur modularen Ver­ bindung vorgesehen ist.

3. Automationszelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sockelmodul (30) eine als Ölauffang­ wanne ausgebildete Oberfläche (32) aufweist.

4. Automationszelle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sockelmodul (30) Kabelführungen (33) zur Aufnahme von Leitungen (54) aufweist.

5. Automationszelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Funk­ tionsmodul zumindest ein Stapelaustauschmodul (20) oder ein Portalmodul (42) an dem Sockelmodul (30) befestigt ist.

6. Automationszelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schutzver­ kleidung (16) vorgesehen ist, die an dem Sockelmodul (30) befestigt ist.

7. Automationszelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerungsmodul (58) zur Steuerung der Automationszelle (10) vorgesehen ist, der an dem Sockelmodul (30) befestigt ist.

8. Automationszelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockelmodul (30) Aufhängepunkte (56) zur Befestigung an einem Hebe­ zeug aufweist.

9. Automationszelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockelmodul (30) eine Mehrzahl von Anschlußpunkten (74, 76, 78) an vorgegebenen Stellen zur Aufnahme verschiedener Funkti­ onsmodule (18, 20, 42) aufweist.

10. Automationszelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereitstel­ lungsmodul (18) als Stapelumsetz- und Bereitstel­ lungsmodul ausgebildet ist, der mindestens zwei mit­ einander getrieblich zwangsgekoppelte Schwingen (60, 62) aufweist.

11. Automationszelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Funktionsmodul ein Stapelaustauschmodul (20) mit einer vertikalen Dreh­ achse (36) vorgesehen ist, mit der zwei um 180° gegen­ einander versetzte Stapelaufnahmeplätze (24, 26) gekop­ pelt sind, die durch Verdrehen um die vertikale Drehach­ se miteinander vertauschbar sind.

12. Automationszelle nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Schutzverkleidung (16) zur Abgrenzung der Automationszelle (10) nach außen vorgesehen ist, und daß der Stapelaustauschmodul (20) derart in die Schutz­ verkleidung (16) integriert ist, daß sich einer (24) der Stapelaufnahmeplätze innerhalb des von der Schutz­ verkleidung (16) umschlossenen Arbeitsraumes (14) und einer (26) außerhalb davon befindet.

13. Automationszelle nach einem der vorhergehenden Ansprüch­ e, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockelmodul (30) als Guß- oder Schweißkonstruktion mit Versteifungsstreben (34) ausgeführt ist.

14. Automationszelle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockelmodul (30) mit einem vertikalen Ständer (90, 92, 104) kombi­ niert ist, an dem einer der Funktionsmodule (18a, 18b) aufgenommen ist.

15. Automationszelle nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sockelmodul (30) mit dem Ständer (104) zu einer L-Form kombiniert ist.

16. Automationszelle nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sockelmodul (30) mit einem ersten (90) und einem zweiten (92) gegenüberliegenden Ständer zu ei­ ner U-Form kombiniert ist.

17. Automationszelle nach einem der Ansprüche 14 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß im Ständer (104) ein Schlepp­ antrieb (106) zum Antrieb des Bereitstellungsmoduls (186) vorgesehen ist.

18. Automationszelle nach einem der Ansprüche 14 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß am Ständer (90, 92) eine Hori­ zontalachse (98, 100) und/oder eine Vertikalachse (94, 96) zum Antrieb des Bereitstellungsmoduls (18a) vorgese­ hen ist.

19. Automationszelle nach einem der Ansprüche 16 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bereitstellungsmodul (18a) zwischen dem ersten (90) und dem zweiten (92) Ständer angeordnet und an beiden Ständern (90, 92) abgestützt ist.

20. Automationszelle nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bereitstellungsmodul (18a) von beiden Ständern (90, 92) angetrieben ist.