MÜLLER, Sven (Am Telgtkamp 85, Peine, 31228, DE)
CORAZOLLA, Anton (Burgstr. 37a, Göttingen, 37073, DE)
FRÖHLICH, Willi (Höhenweg 10, Nieder-Olm, 55268, DE)
LAEIS, Christoph (Marderweg 5, Neunkirchen-Seelscheid, 53819, DE)
MÜLLER, Sven (Am Telgtkamp 85, Peine, 31228, DE)
CORAZOLLA, Anton (Burgstr. 37a, Göttingen, 37073, DE)
FRÖHLICH, Willi (Höhenweg 10, Nieder-Olm, 55268, DE)
| Ansprüche: 1. Bearbeitungsstation (1), insbesondere zum Bearbeiten von Fahrzeugverkleidungsteilen unterschiedlicher Geometrie, aufweisend eine Anzahl von Ablagebereichen (2, 3) für die Zufuhr und Entnahme der Werkstücke (W), einen Handhabungsroboter (5) mit einer Aufspanneinrichtung (5.1) zum Aufspannen und Handhaben der Werkstücke (W), und eine Stanzvorrichtung (4) zum Bearbeiten der Werkstücke (W), wobei die Stanzeinrichtung (4) eine Anzahl verschiedener Stanzwerkzeuge (4.1 , 4.3) umfasst, die in einem Stanzwerkzeugmagazin (4.5) im Bewegungsbereich des Handhabungsroboters (5) vorgehalten und aus diesem entnehmbar sind, um in eine Stanzpresse (4.2) eingesetzt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungsroboter (5) mit einer Aufnahme (5.3) für das Greifen eines Stanzwerkzeugs (4.1 , 4.3) ausgestattet ist, deren Benutzung mit einem in der Werkstückaufnahme (5.1) aufgespannten Werkstück (W) möglich ist. 2. Bearbeitungsstation (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Aufspanneinrichtung (5.1 ) durch eine Wechselhalterung mit dem Handhabungsroboter (5) verbunden ist und in dessen Bewegungsbereich eine Anzahl weiterer Aufspanneinrichtungen (5.1 ) in der Bearbeitungsstation 1 angeordnet ist. 3. Bearbeitungsstation (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei innerhalb des Bewegungsbereichs des Handhabungsroboters (5) weitere Bearbeitungseinheiten, insbesondere Klebe-, Bohr- oder Fräsvorrichtungen, angeordnet sind. 4. Bearbeitungsstation (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aufspanneinrichtung (5.1) zusätzliche Mittel zur Bearbeitung des aufgespannten Werkstücks (W) und insbesondere Einrichtungen zum Auftragen von Klebstoffen oder Klebfolien aufweist. 5. Verfahren zum Betrieb einer Bearbeitungsstation (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit Schritten zum Bereitstellen eines Werkstücks (W) in einem der Ablagebereiche (2, 3), Ansteuern des Handhabungsroboters (5) zum Aufnehmen des Werkstücks (W) aus dem Ablagebereich (2, 3) mit der Aufspanneinrichtung (5.1 ); weiterem Ansteuern des Handhabungsroboters (5) zum Greifen eines Stanzwerkzeugs (4.1 ) aus dem Stanzwerkzeugmagazin (4.5) und Einsetzen des Stanzwerkzeugs (4.1 ) in die Stanzpresse (4.2); weiterem Ansteuern des Handhabungsroboters (5) zum Positionieren eines Abschnitts des Werkstücks (W) im Bereich des in der Stanzpresse (4.2) aufgenommenen Stanzwerkzeugs (4.1 ); und Ansteuern der Stanzeinrichtung (4) zum Anbringen einer Ausstanzung in dem Werkstück (W). 6. Verfahren nach Anspruch 5 zum Betrieb einer Bearbeitungsstation (1 ) nach Anspruch 3, wobei in einem vorausgehenden Schritt der Handhabungsroboter (5) angesteuert wird, um die anhängende Aufspanneinrichtung (5.1 ) durch eine in der Bearbeitungsstation (1 ) vorgehaltene andere Aufspanneinrichtung (5.1 ) zu ersetzen. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6 zum Betrieb einer Bearbeitungsstation (1 ) nach Anspruch 4, wobei während der Handhabungsphasen die zusätzlichen Mittel an der Aufspanneinrichtung (5.1 ) angesteuert werden zur Bearbeitung des Werkstücks (W). |
Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsstation für Kunststoffformteile sowie ein Verfahren zu deren Betrieb und insbesondere eine Bearbeitungsstation für Fahrzeugverkleidungsteile und ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb.
Bei der Herstellung von großen Kunststoffbauteilen und insbesondere Fahrzeugverkleidungs- teilen wie bspw. lackierten Stoßfängern oder Karosserieverkleidungsteilen ist eine Reihe von Bearbeitungsschritten erforderlich. Typisch werden hierzu sog. bauteilspezifische Anlagen verwendet, in denen die Teile auf angepassten Transportvorrichtungen zwischen mehreren Bearbeitungseinrichtungen bewegt werden. Diese Bearbeitungseinrichtungen sind dabei regelmäßig nur für eine Bearbeitungsmaßnahme ausgelegt, wie z.B. für das Ausstanzen einer Öffnung oder eines Fensters in einem Fahrzeugverkleidungsteil. Dadurch können die Bear- beitungseinrichtungen eine hohe Taktrate erzielen. Allerdings lassen diese bauteilspezifischen Anlagen praktisch keine flexible Produktion zu. Jede wesentliche Änderung hinsichtlich der Geometrie der Werkstücke und der Bearbeitungsmaßnahme erfordert einen Wechsel der Werkzeuge und ein Neueinrichten der Fertigung. Dies ist meist nicht ohne längere Unterbrechung zu bewerkstelligen.
Zusammengefasst liegen die wesentlichen Nachteile dieser bauteilspezifischen Anlagen in - einem erhöhten Aufwand bei der Entwicklung, Projektierung und Konstruktion; einen hohen Aufwand beim Umrüsten und Einrichten für den Wechsel des Produkts; einen hohen Aufwand für Wartung und Instandhaltung der Werkzeuge und Anlagenkomponenten;
einer verringerten Wirtschaftlichkeit bei kleinen Losgrößen;
einem höheren Personalaufwand für die Bedienung; und
- einem erhöhten Flächenbedarf für die Aufstellung.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Anlage zur Bearbeitung von Kunststoffbauteilen und insbesondere Fahrzeugverkleidungsteilen zu schaffen, mit der auch eine Produktion bei sehr kleinen Losgrößen wirtschaftlich durchgeführt werden kann.
Die Anlage ist kompakt und robust aufgebaut, und kann ohne Demontage und Montage in- nerhalb der Produktion versetzt werden.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung unter zwei verschiedenen, einheitlichen Lösungsaspekten. Unter einem ersten Aspekt löst die vorliegende Erfindung die genannte Aufgabe durch eine Bearbeitungsstation mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Unter einem zweiten Aspekt löst die vorliegende Erfindung die genannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb einer Bearbeitungsstation mit den in Anspruch 5 angegeben Merkmalen. Die erfindungsgemäße Bearbeitungsstation erlaubt es, produktspezifische Anlagenkomponenten modular zu halten und austauschbar auszuführen. Diese Module lassen sich während des Betriebs automatisch wechseln und sind auf die material- und geometriebedingten Eigenschaften des Produktes angepasst. Damit kann die erfindungsgemäße Bearbeitungsstation eine aufeinanderfolgende Bearbeitung von Werkstücken mit wesentlich unterschiedlichen Geometrien und/oder abweichenden Bearbeitungsmaßnahmen wirtschaftlich und ohne neue Einrichtung ausführen.
Zudem benötigt die erfindungsgemäße Bearbeitungsstation vorteilhaft deutlich weniger Platz als konventionelle Universalanlagen und Fertigungsstraßen.
Des Weiteren ergibt sich durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Bearbeitungsstation vorteilhaft eine Senkung der Wartungs- und Instandhaltungskosten. Die Menge der vorzuhaltenden Ersatzteile ist aufgrund der Nutzung identischer Anlagenkomponenten für eine Vielzahl unterschiedlicher Produkte deutlich gesenkt.
Darüber hinaus kann mit der erfindungsgemäßen Bearbeitungsstation eine bessere Auslastung einer Fertigungsanlage erzielt werden, wenn dort verschiedene Produkte in wechselnder Stückzahl hergestellt werden. Dies resultiert aus der Flexibilität der erfindungsgemäßen Bearbeitungsstation, die eine ad-hoc Änderung der Materialflüsse in der Fertigung zulässt.
Daneben kann die erfindungsgemäße Bearbeitungsstation auch den Investitionsbedarf einer typischen Fertigungsstätte bei Erweiterung des Produktspektrums erheblich senken. Zu einer solchen Aufrüstung werden lediglich bauteilspezifische Aufnahmen und eventuell einige zusätzliche Werkzeuge benötigt.
Schließlich erlaubt die erfindungsgemäße Bearbeitungsstation eine nahezu beliebige Anpassung der Bearbeitungsmaßnahmen und die Einbeziehung weiterer Maßnahmen wie z.B. zum Kleben oder Fügen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beispielhalber beschrieben, wobei veranschaulichend auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Darin zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht auf eine Bearbeitungsstation gemäß der vorliegenden Erfindung von oben;
Fig. 2 eine schematische Ansicht auf einen Teil der Bearbeitungsstation gemäß Fig. 1 von der Seite; und
Fig. 3 eine schematische Detailansicht auf das Werkzeug in der Situation gemäß Fig. 2.
Fig. 1 zeigt eine Bearbeitungsstation 1 zum Ausstanzen von Ausschnitten und/oder öffnun- gen in einem Fahrzeugstoßfänger als eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtungserfindung. Als wesentliche Baugruppen umfasst die dargestellte Bearbeitungsstation 1 zwei Ablagebereiche 2, 3 für die Zufuhr und Entnahme der Werkstücke W durch einen Arbeiter, eine Stanzeinrichtung 4 zum Ausstanzen von Ausschnitten oder Fenstern und einen Handhabungsroboter 5. Die genannten wesentlichen Baugruppen sind zusammen mit weiteren peripheren Baugruppen wie bspw. Schaltschränken, Sicherheitseinrichtungen und Bedienpulten auf einem Grundrahmen 6 angebracht. Dadurch ist die Lage der Baugruppen relativ zueinander dauerhaft exakt eingehalten und überdies kann die Bearbeitungsstation 1 unzerlegt als Gesamtheit transportiert oder verlagert werden. Der Grundrahmen 6 trägt weiterhin eine Schutzeinhausung 7, die ein Betreten oder Hineingreifen während des Betriebs verhindert.
Die Ablagebereiche 2, 3 enthalten auf die vorgesehenen Werkstücke W angepasste Haltevor- richtungen, auf denen die zu bearbeitenden oder bereits bearbeiteten Werkstücke, hier die lackierten Fahrzeugstoßfänger, positionsgenau abgelegt werden können.
Der Handhabungsroboter 5 ist zentral in der Bearbeitungsstation 1 angeordnet und dazu eingerichtet, das in einem Ablagebereich 2 bereit gestellte Werkstück W aufzunehmen, zu der Stanzeinrichtung 4 zu bewegen und anschleißend in dem anderen Ablagebereich 3 abzulegen. Der Handhabungsroboter 5 ist wie in der Zeichnung dargestellt zweckmäßig ein in meh- reren Achsen knick- und drehbarer mehrgliedriger Arm, an dessen Ende eine auf die vorge- sehenen Werkstücke angepasste Aufspannvorrichtung 5.1 angeordnet ist. Damit kann das betreffende Werkstück W in einer genau definierten Lage gegriffen und festgehalten werden. Eine weitere Aufspannvorrichtungen 5.1 für Werkstücke mit einer anderen Geometrie ist auf einem Haltegestell 8 innerhalb der Bearbeitungsstation 1 abgelegt.
Die Stanzeinrichtung 4 ist dazu eingerichtet, an einem von dem Handhabungsroboter 5 in der richtigen Lage zugeführten Bauteil Ausschnitte und Fenster anzubringen und umfasst gemäß den Fig. 2 und 3 eine Stanzpresse 4.2 mit einem wechselbaren Stanzwerkzeug 4.1. Dieses wiederum umfasst in an sich bekannter Weise ein Oberwerkzeug 4.1.1 und ein Unterwerkzeug 4.1.2, die miteinander durch eine Linearführung 4.1.3 beweglich verbunden sind. Der Grundkörper des Stanzwerkzeugs 4.1 trägt das Unterwerkzeug 4.1.2 und weist passgenau ausgeführte Kontaktflächen 4.1.4 für die Aufnahme in der Stanzpresse 4.2 auf. Weitere ähnliche Stanzwerkzeuge 4.3, 4.4 sind in einem Stanzwerkzeugmagazin 4.5 untergebracht. Der Wechsel des in der Stanzpresse 4.2 enthaltenen Stanzwerkzeugs 4.1 wird gleichfalls durch den Handhabungsroboter 5 vorgenommen. Dazu ist daran vorzugsweise neben der Aufspannvorrichtung 5.1 eine Aufnahme 5.3 zum Greifen einer korrespondierenden Kupplung 4.1.6 an dem Stanzwerkzeugen 4.1 angeordnet. Diese Aufnahme 5.3 ist erfindungsgemäß so ausgeführt, dass eine Verwendung auch dann möglich ist, wenn in der Auf- spannvorrichtung 5.1 ein Werkstück W aufgenommen ist.
Zur Bearbeitung eines Kunststoffteils wird zunächst der Handhabungsroboter 5 angesteuert, die Aufspannvorrichtung 5.1 in den ersten Ablagebereich 2 hineinzubewegen. Dort wird von einem Arbeiter ein Werkstück W auf der Aufspannvorrichtung 5.1 aufgelegt und befestigt. Nachdem der Arbeiter sich von dem Ablagebereich 2 entfernt hat, geben die Sicherungseinrichtungen den Betrieb des Handhabungsroboters 5 wieder frei. Falls die Stanzeinrichtung 4 bereits das für die Bearbeitung des aufgespannten Werkstücks W vorgesehene Werkzeug enthält, wird der Handhabungsroboter 5 unmittelbar angesteuert, das Werkstück W in einer vorbestimmten Lage in dem Stanzwerkzeug 4.1 zu positionieren. Anschließend wird die Stanzeinrichtung 4 angesteuert, um den gewünschten Ausschnitt oder das gewünschte Fenster aus dem Werkstück W auszustanzen. Es können sich weitere Schritte zum Neupositionieren des Werkstücks W und Ausstanzen weiterer Öffnungen mit demselben Stanzwerkzeug 4.1 anschließen.
Falls zu Beginn oder zur weiteren Bearbeitung des Werkstücks W mit der Stanzeinrichtung 4 ein Wechsel des Stanzwerkzeugs 4.1 erforderlich ist, wird der Handhabungsroboter 5 ange- steuert, mit der Aufnahme 5.3 das in der Stanzeinrichtung 4 befindliche Stanzwerkzeug 4.1 zu greifen und in dem Stanzwerkzeugmagazin 4.5 an einem freien Platz abzulegen. Anschließend wird der Handhabungsroboter 5 angesteuert, mit der Aufnahme ein anderes Stanzwerkzeug 4.1 aus dem Stanzwerkzeugmagazin 4.5 zu entnehmen und in die Stanzpresse 4.2 einzusetzen. In der nicht dargestellten Steuereinrichtung für den Handhabungsro- boter 5 werden die Daten zu dem in der Stanzpresse 4.2 befindlichen Stanzwerkzeugs 4.1 gespeichert. Während des Wechsels des Stanzwerkzeugs 4.1 bleibt das noch nicht oder teilweise bearbeitete Werkstück W in der Aufspannvorrichtung 5.1 aufgespannt. Dadurch kann der Handhabungsroboter 5 unmittelbar nach dem Wechsel des Stanzwerkzeugs 4.1 das Werkstück W in der nächsten für die Bearbeitung vorgesehenen Lage in der Stanzpresse 4.2 positionieren. Nach Abschluss aller Bearbeitungsschritte in der Stanzvorrichtung 4 wird der Handhabungsroboter 5 angesteuert, das bearbeitete Werkstück W in dem zweiten Ablagebereich 3 hinein zu bewegen. Dort wird das Werkstück W nach Stilliegung des Handhabungsroboters 5 durch einen Arbeiter von der Aufspannvorrichtung 5.1 gelöst und aus der Bearbeitungsstation 1 entnommen.
Bei Zufuhr von Werkstücken mit einer anderen Geometrie muss vor dem Aufnehmen des Werkstücks aus dem ersten Ablagebereich 2 die Aufspannvorrichtung 5.1 des Handhabungsroboters 5 ausgetauscht werden. Dazu wird der Handhabungsroboter 5 angesteuert, die anhängende Aufspannvorrichtung 5.1 in einem freien Haltegestell 8.1 abzulegen und eine an die neue Werkstückgeometrie angepasste andere Aufspannvorrichtung 5.2 aus einem anderen Haltegestell 8.2 aufzunehmen. Anschließend kann die Bearbeitung mit dem Aufnehmen des Werkstücks W durch den Handhabungsroboter 5 beginnen. Die beschriebene Bearbeitungsstation 1 kann für weitere Bearbeitungsmaßnahmen in einfacher Weise fortgebildet werden. Dazu müssen lediglich weitere Bearbeitungsvorrichtungen innerhalb des Arbeitsbereichs des Handhabungsroboters 5 angeordnet. Dies können beispielsweise Klebevorrichtungen, Bohrvorrichtungen oder Fräsvorrichtungen sein. Die Bearbeitung mit diesen Stationen vollzieht sich in gleicher Weise wie die vorstehende beschriebene Bearbeitung mit der Stanzvorrichtung. Ferner lässt sich die beschriebene Bearbeitungsstation 1 durch eine Erweiterung der Aufspanneinrichtung 5.1 für die Bearbeitung des aufgespannten Werkstücks zweckmäßig ausgestalten. Insbesondere kann die Aufspanneinrichtung 5.1 mit Einrichtungen zum Applizieren on Klebstoffen oder Klebefolien ausgerüstet sein. Auf diese Art können weitere Bearbeitungsmaßnahmen während der Handhabungsphasen, also während der Zeiten des Transports, Drehens oder Positionierens des Werkstücks, und damit ohne. Verlängerung der Taktzeit realisiert werden. Allerdings müssen die beschriebenen Zusatzeinrichtungen in allen bauteilspezifischen Aufspanneinrichtungen 5.1 vorgesehen werden, was die Werkzeugkosten erhöht.