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Title:
PRODUCTION SUPPORT MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/001088
Kind Code:
A1
Abstract:
A production support module (1) is equipped with plug-in-connection components for compressed air (31), Ethernet (32) and control signals (33), as a result of which the production support module (1) can be changed over at any time with a production support module with identical or differing functionality. This aspect of flexible reuse and continued use capability is enhanced yet further in that each individual production support module has a dedicated programmable controller (3), as a result of which flexible and quickly adaptable production and installation sequences are made possible. The production support module (1) is for example a trapezoidal workbench and can be set up flexibly in linear form or in honeycomb form with modules of the same type. This results in a modular-configuration production system which has a significantly lower investment risk as far as possible changes and adaptations relating to the technical processes involved and the products and numbers which are to be produced are concerned. In a development, the modules are equipped with production units (2) such as welding heads, brazing-tape-advancement means or drilling units and are arranged in honeycomb form. A centrally arranged turntable then allows an operator access to all the production units (2).

Inventors:
GRUBER, Jürgen (Pflanzbergweg 37, Ebermannsdorf, 92263, DE)
Application Number:
EP2016/060198
Publication Date:
January 05, 2017
Filing Date:
May 06, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
International Classes:
B25H1/02; A47B87/00
Foreign References:
EP2439025A12012-04-11
EP0192816A21986-09-03
US2860404A1958-11-18
US20150120238A12015-04-30
DE2713326A11978-09-28
US20130327569A12013-12-12
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Claims:
Patentansprüche

1. Fertigungsträgermodul (1),

mit einer Montageplattform (9), eingerichtet zur Aufnahme einer Fertigungseinheit (2), wobei die Montageplattform (9) eine mechanische Schnittstelle (4) aufweist, welche für eine exakte Ausrichtung der Montageplattform (9) an benachbarten Fertigungsträgermodulen eingerichtet ist, mit einer ersten Steckverbindungskomponente (31), welche eine pneumatische Schnittstelle mit Anschlüssen zur Zufuhr und Abfuhr von Druckluft bereitstellt,

mit einer zweiten Steckverbindungskomponente (32), welche eine Datenschnittstelle zur paketbasierten Datenübertra¬ gung bereitstellt,

mit einer dritten Steckverbindungskomponente (33) , welche eine Steuerschnittstelle mit einer Mehrzahl von Kontakten bereitstellt, welche zur Übertragung von Steuersignalen geeignet sind, und

mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (3) , welche oberhalb oder unterhalb der Montageplattform (9) montiert und mit der zweiten Steckverbindungskomponente (32) und der dritten Steckverbindungskomponente (33) elektrisch verbunden ist.

2. Fertigungsträgermodul nach Anspruch 1,

bei dem die zweite Steckverbindungskomponente (32) ein RJ45-Stecker oder eine RJ45-Buchse ist, und

bei dem alle drei Steckverbindungskomponenten (31, 32, 33) als Module in einem gemeinsamen Gehäuse (35) angeordnet sind .

3. Fertigungsträgermodul nach Anspruch 1 oder 2,

bei dem die Montageplattform (9) eine trapezförmige Platte ist .

4. Fertigungsträgermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Fertigungseinheit (2), welche auf der Montage¬ plattform (9) montiert und zur automatisierten Ausführung mindestens eines Fertigungsschrittes eingerichtet ist.

Fertigungsträgermodul nach Anspruch 4,

mit einem Ventilblock (20), welcher auf der Montageplattform (9) montiert ist und Pneumatikventile enthält, die mittels Schläuchen mit der ersten Steckverbindungskompo¬ nente (31) und mit Aktoren der Fertigungseinheit (2) ver¬ bunden sind.

Fertigungsträgermodul nach Anspruch 5,

bei dem die speicherprogrammierbare Steuerung (3) mit Sen¬ soren der Fertigungseinheit (2) elektrisch verbunden ist, und

bei dem die speicherprogrammierbare Steuerung (3) zur An- steuerung der Ventile des Ventilblocks (20) mittels elekt¬ rischer Steuerleitungen eingerichtet ist.

Fertigungsträgermodul nach Anspruch 6,

mit einem Sensor, welcher zur Detektion einer Zufuhr eines Werkstücks oder Werkstückträgers in einen Arbeitsbereich der Fertigungseinheit (2) eingerichtet ist, und

bei dem die speicherprogrammierbare Steuerung (3) program¬ miert ist für einen autonomen Betrieb der Fertigungseinheit (2) und eine vollautomatische Durchführung des min¬ destens einen Fertigungsschritts mit der Fertigungseinheit (2), sobald der Sensor die Zufuhr des Werkstücks oder Werkstückträgers detektiert.

Fertigungsträgermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die speicherprogrammierbare Steuerung (3) eine erste Software-Schnittstelle aufweist, welche in einem laufenden Betrieb einen Austausch von Statusmeldungen zwischen der speicherprogrammierbaren Steuerung (3) und anderen speicherprogrammierbaren Steuerungen erlaubt, und bei dem die speicherprogrammierbare Steuerung (3) eine zweite Software-Schnittstelle aufweist, über welche die speicherprogrammierbare Steuerung (3) konfigurierbar ist.

9. Fertigungsträgermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

mit einer vierten Steckverbindungskomponente (34), welche eine elektrische Schnittstelle zur Anbindung an eine Last¬ versorgung bereitstellt, welche insbesondere eine Spannung von 400V bereitstellt.

10. Fertigungsträgermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

eingerichtet zur Partizipation in einem ersten Schutzkreis, indem zwei Kontakte der dritten Steckverbindungs¬ komponente dem ersten Schutzkreis fest zugeordnet sind, eingerichtet zur Unterbrechung des ersten Schutzkreises bei Öffnung einer Schutzeinrichtung des Fertigungsträgermoduls, und

eingerichtet für einen Not-Halt oder ein Not-Aus bei Un¬ terbrechung des ersten Schutzkreises.

11. Fertigungsträgermodul nach Anspruch 10,

mit einer Schutzeinhausung (8), welche auf der Montage¬ plattform (9) montiert ist und eine Schutztür umfasst, und eingerichtet zur Unterbrechung des ersten Schutzkreises bei Öffnung der Schutztür.

12. Fertigungsträgermodul nach Anspruch 3 und 11,

bei dem die Schutzeinhausung (8) eine Schutzrückwand bein¬ haltet, welche auf der trapezförmigen Montageplattform (9) an deren längster Seite montiert ist.

13. Fertigungsträgermodul nach Anspruch 12,

bei dem die Schutzeinhausung (8) zusätzlich eine vordere Schutzwand beinhaltet, welche auf der trapezförmigen Mon¬ tageplattform (9) an deren kürzester Seite montiert ist.

14. Anordnung,

mit mindestens einem Fertigungsträgermodul (1) nach An¬ spruch 8, und

mit einem tragbaren Bediengerät (40), über welches die speicherprogrammierbare Steuerung (3) konfigurierbar ist.

15. Anordnung nach Anspruch 14,

mit einem Leitrechner (50), eingerichtet

zum Unterhalt einer drahtlosen Kommunikationsverbindung mit dem tragbaren Bediengerät (40),

zum Unterhalt einer drahtgebundenen Kommunikationsverbindung mit der Datenschnittstelle des Fertigungsträ¬ germoduls ( 1 ) ,

zur Bereitstellung einer graphischen Benutzeroberfläche zur Anzeige auf dem tragbaren Bediengerät (40), und zum Zugriff auf die zweite Software-Schnittstelle der speicherprogrammierbaren Steuerung (3) zur Konfiguration der speicherprogrammierbaren Steuerung (3) anhand von Eingaben auf dem tragbaren Bediengerät (40) .

16. Anordnung,

mit mehreren zu einer Wabenform verketteten Fertigungsträgermodulen (1) nach Anspruch 3 und 7,

mit einem zentral angeordneten Drehteller (5) ,

mit einer Zellensteuerung,

bei der die speicherprogrammierbaren Steuerungen (3) der Fertigungsträgermodule (1) jeweils programmiert sind, der Zellensteuerung zu signalisieren, sobald der mindestens eine Fertigungsschritt durch das jeweilige Fertigungsträ¬ germodul (1) abgeschlossen ist, und

bei der die Zellensteuerung programmiert ist, eine Drehung des Drehtellers (5) zu veranlassen oder freizugeben, sobald Signale von allen Fertigungsträgermodulen (1) empfangen wurden.

17. Anordnung, mit mehreren zu einer Wabenform verketteten Fertigungsträ- germodulen (1) nach einem der Anspruch 10 bis 12, welche gemeinsam den ersten Schutzkreis ausbilden.

Description:
Beschreibung

Fertigungsträgermodul Die Erfindung betrifft ein Fertigungsträgermodul im Bereich der Montagetechnik, beispielsweise für den Sondermaschinenbau. Als Fertigungsträgermodul wird ein Tisch, ein Handar ¬ beitsplatz, eine Werkbank oder ein beliebiges anderes Element verstanden, welches einzeln oder in Verbindung mit anderen Fertigungsträgermodulen aufgestellt wird und einen oder mehrere Arbeitsschritte in einem einfachen oder komplexen Montageablauf ermöglicht. Die entsprechenden Schritte werden voll ¬ automatisiert, teilautomatisiert oder händisch durchgeführt. Ein solches Fertigungsträgermodul ist beispielsweise aus dem Dokument "Quadro - das Arbeitsplatzsystem für höchste Ansprü ¬ che" bekannt, erhältlich im Internet am 13.05.2011 unter http : //www . karlnet . de/site/haupt-navigation/arbeitsplatz- systeme/quadro . html . Das in dem Dokument gezeigte Arbeits- platzsystem besteht im Wesentlichen aus zwei rechtwinkligen Schreibtischen, welche über ein Verbindungselement miteinander verbunden sind. Der rechte Schreibtisch verfügt über einen Überbau mit elektronischen Elementen. Ein solcher Arbeitsplatz kann für Arbeitsschritte in der Montagetechnik ge- nutzt werden. In diesem Fall handelt es sich bei jedem

Schreibtisch um ein Fertigungsträgermodul, auf dem Arbeits ¬ schritte für die Fertigung vorgenommen werden können.

Ein weiteres Fertigungssystem ist im Dokument "Handarbeitsar- beitsplatz" gezeigt, erhältlich im Internet am 13.05.2011 un ¬ ter http://www.ems-automation.de/montagel.htm. Dort ist ein rechtwinkliger Arbeitstisch abgebildet, auf dem eine Vielzahl von Fertigungseinrichtungen mit den zugehörigen Steuereinheiten montiert ist.

Ein weiteres Fertigungssystem ist im Dokument "Modulare Fer ¬ tigungszelle" gezeigt, erhältlich im Internet am 13.05.2011 unter com_content&view=article&id=33&Itemid=8. Gezeigt ist ein flexibles Modulplatten-System in Kombination mit einem Industrieroboter zur vollautomatischen Durchführung von Arbeitsschritten . Die genannten Fertigungssysteme werden je nach Verwendungs ¬ zweck aus diversen, unterschiedlich geformten Fertigungsträgermodulen wie etwa unterschiedlich geformten Tischplatten zusammengefügt. Die Fertigungssysteme werden hierbei für eine hohe Produktivität, ein bestimmtes Produktspektrum und eine konstant hohe Stückzahl optimiert.

Die FR 1465694 A offenbart einen trapezförmigen Arbeitstisch. Aus der DE 9113067 Ul ist ein Teamarbeitsplatz bekannt, welcher aus trapezförmigen Arbeitstischen zusammengesetzt ist.

Aus der EP 0192816 A2 ist ein Fertigungsträgermodul bekannt, bei dem die Außenkanten des Fertigungsträgermoduls ein sym ¬ metrisches Trapez bilden, und das mit einer Arbeitsmaschine ausgerüstet ist, welche auf dem Fertigungsträgermodul mon- tiert ist. Die Fertigungsträgermodule lassen sich in Waben ¬ form anordnen. An jedem Fertigungsträgermodul wird ein Arbeitsplatz für einen Bediener vorgesehen, dem über Förderschläuche Werkstücke zugeführt werden, welche manuell entnom ¬ men und in die Arbeitsmaschine eingesetzt werden. Als Förder- mittel sind eine Materialübergabeöffnung sowie eine Förderrutsche vorgesehen, über welche Werkstücke an den nächsten Arbeitsplatz weitergereicht werden können.

Die WO 01/22848 A2 offenbart ein EDV-Arbeitsplatzsystem, bei dem mehrere trapezförmige Arbeitsplatzeinheiten mit einem zentral angeordneten Server zusammengeschaltet werden.

Aus der EP 2439025 AI ist ein trapezförmiges Fertigungsträ ¬ germodul mit einer Steuereinheit bekannt, welche eine Steue- rung der Fertigungseinheit bereitstellt. Die Steuereinheit weist eine einheitliche Schnittstelle auf, sodass das Ferti ¬ gungsträgermodul durch ein Fertigungsträgermodul mit gleicher oder abweichender Funktionalität unmittelbar austauschbar ist .

Eine Steckverbindung stellt eine Verbindung für elektrischen Strom oder optische Strahlung her, indem eine männliche

Steckverbindungs-Komponente in eine weibliche Steckverbin ¬ dungs-Komponente eingesteckt wird. Die männliche Komponente wird als Stecker bezeichnet. Bei der weiblichen Komponente werden Buchsen, Steckdosen und Kupplungen unterschieden. Häu- fig ragen als Steckkontakte Steckstifte (elektrische Leiter) aus dem Stecker, die in entsprechende Ausnehmungen der gegenüberliegenden Steckverbindungs-Komponente eingreifen. Ebenso ist es aber auch möglich, dass die Steckstifte aus der gegen ¬ überliegenden fest montierten Steckverbindungs-Komponente herausragen, in die der Stecker eingesteckt wird. Darum wird im Folgenden jede bewegliche und einsteckbare Steckverbin ¬ dungs-Komponente als Stecker bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fertigungsträ- germodul anzugeben, welches eine Alternative zum Stand der Technik bereitstellt.

Diese Aufgabe wird durch ein Fertigungsträgermodul gelöst, mit einer Montageplattform, eingerichtet zur Aufnahme ei- ner Fertigungseinheit, wobei die Montageplattform eine me ¬ chanische Schnittstelle aufweist, welche für eine exakte Ausrichtung der Montageplattform an benachbarten Fertigungsträgermodulen eingerichtet ist,

mit einer ersten Steckverbindungskomponente, welche eine pneumatische Schnittstelle mit Anschlüssen zur Zufuhr und

Abfuhr von Druckluft bereitstellt,

mit einer zweiten Steckverbindungskomponente, welche eine Datenschnittstelle zur paketbasierten Datenübertragung bereitstellt,

- mit einer dritten Steckverbindungskomponente, welche eine Steuerschnittstelle mit einer Mehrzahl von Kontakten be ¬ reitstellt, welche zur Übertragung von Steuersignalen geeignet sind, und mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung, welche oberhalb oder unterhalb der Montageplattform montiert und mit der zweiten Steckverbindungskomponente und der dritten Steckverbindungskomponente elektrisch verbunden ist.

Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendigerweise durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs erzielt werden. Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vorteile handeln, welche lediglich durch einzelne Ausführungsfor- men, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden.

Aufgrund der Steckverbindungskomponenten und der eigenen speicherprogrammierbaren Steuerung kann das Fertigungsträgermodul jederzeit durch ein Fertigungsträgermodul mit gleicher oder abweichender Funktionalität ausgetauscht werden.

Das Fertigungsträgermodul ermöglicht somit ein "plug and produce", welches im Wesentlichen durch den modularen Aufbau von Maschinen und Anlagen in Verbindung mit standardisierten, aufwandsminimiert lösbaren Schnittstellen charakterisiert wird. Dieser Aspekt einer flexiblen Wieder- und Weiterverwendbarkeit wird noch dadurch erhöht, dass jedes einzelne Fertigungsträgermodul über eine eigene speicherprogrammierba ¬ re Steuerung verfügt, wodurch flexible und schnell anpassbare Fertigungs- und Montageabfolgen ermöglicht werden. Außerdem wird dadurch der Austausch einzelner Fertigungsträgermodule vereinfacht, beispielsweise um eine Schweiß- durch eine Bohr ¬ einheit zu ersetzen. Ein solches aus standardisierten Fertigungsträgermodulen konfiguriertes Fertigungssystem weist ein wesentlich niedrigeres Investitionsrisiko im Hinblick auf mögliche Veränderungen der Produkte, technologischen Prozesse und Stückzahlen auf. Die vielfältige und relativ einfache Kombinierbarkeit der Fertigungsträgermodule minimiert Platz ¬ bedarf, spart Kosten ein und erhöht die Auslastung der vor- handenen Fertigungseinheiten.

Gemäß einer Ausführungsform wird ein Fertigungsträgermodul geschaffen, bei dem die zweite Steckverbindungskomponente ein RJ45- Stecker oder eine RJ45-Buchse ist, und

bei dem alle drei Steckverbindungskomponenten als Module in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

Das gemeinsame Gehäuse erlaubt es, die drei Steckverbindungen mit einem einzigen Steckvorgang herzustellen. Das Gehäuse kann zusätzlich noch einen Kühlumlauf, beispielsweise eine Wasserkühlung, umfassen. Die zweite Steckverbindungskomponen- te kann beispielsweise zur Datenübertragung nach dem Ethernet- und/oder Profinet-Protokoll genutzt werden.

In einer Weiterbildung wird ein Fertigungsträgermodul ge ¬ schaffen,

- bei dem die Montageplattform eine trapezförmige Platte

ist .

Bei dem Fertigungsträgermodul handelt es sich in dieser Wei ¬ terbildung um ein Element, welches von oben betrachtet die Form eines symmetrischen Trapezes aufweist. Ein Trapez ist ein Viereck mit zwei parallelen Grundseiten und zwei weiteren Seiten, welche als Schenkel bezeichnet werden. Bei einem sym ¬ metrischen Trapez sind die Grundseiten unterschiedlich lang und die Schenkel gleichlang.

Diese charakteristische Form erlaubt den Zusammenbau mehrerer Fertigungsträgermodule zu einem Fertigungssystem sowohl in Linienform als auch als Rundtisch mit Wabenform. So lässt sich ein modular konfigurierbares Fertigungssystem zusammen- stellen, welches ein wesentlich niedrigeres Investitionsrisi ¬ ko im Hinblick auf mögliche Veränderungen und Anpassungen bezüglich der zu fertigenden Produkte, Stückzahlen und technologischen Prozesse aufweist. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind die Fertigungsträgermodule mit ihrer charakteristi- sehen Trapezform wesentlich flexibler hinsichtlich der Umgestaltung von Fertigungsabläufen und -Umgebungen. Gemäß einer Ausführungsform wird ein Fertigungsträgermodul geschaffen,

mit einer Fertigungseinheit, welche auf der Montageplatt ¬ form montiert und zur automatisierten Ausführung mindes- tens eines Fertigungsschrittes eingerichtet ist.

Bei der Fertigungseinheit handelt es sich beispielsweise um eine Schweißeinheit, einen Lotbandvorschub oder eine Bohrein ¬ heit.

In einer Weiterbildung wird ein Fertigungsträgermodul ge ¬ schaffen,

mit einem Ventilblock, welcher auf der Montageplattform montiert ist und Pneumatikventile enthält, die mittels Schläuchen mit der ersten Steckverbindungskomponente und mit Aktoren der Fertigungseinheit verbunden sind.

Gemäß einer Ausführungsform wird ein Fertigungsträgermodul geschaffen,

- bei dem die speicherprogrammierbare Steuerung (3) mit Sen ¬ soren der Fertigungseinheit (2) elektrisch verbunden ist, und

bei dem die speicherprogrammierbare Steuerung (3) zur An- steuerung der Ventile des Ventilblocks (20) mittels elekt- rischer Steuerleitungen eingerichtet ist.

In einer Weiterbildung wird ein Fertigungsträgermodul ge ¬ schaffen,

mit einem Sensor, welcher zur Detektion einer Zufuhr eines Werkstücks oder Werkstückträgers in einen Arbeitsbereich der Fertigungseinheit eingerichtet ist, und

bei dem die speicherprogrammierbare Steuerung programmiert ist für einen autonomen Betrieb der Fertigungseinheit und eine vollautomatische Durchführung des mindestens einen Fertigungsschritts mit der Fertigungseinheit, sobald der

Sensor die Zufuhr des Werkstücks oder Werkstückträgers de- tektiert . Gemäß einer Ausführungsform wird ein Fertigungsträgermodul geschaffen,

bei dem die speicherprogrammierbare Steuerung eine erste Software-Schnittstelle aufweist, welche in einem laufenden Betrieb einen Austausch von Statusmeldungen zwischen der speicherprogrammierbaren Steuerung und anderen speicherprogrammierbaren Steuerungen erlaubt, und

bei dem die speicherprogrammierbare Steuerung eine zweite Software-Schnittstelle aufweist, über welche die speicher- programmierbare Steuerung konfigurierbar ist.

In einer Weiterbildung wird ein Fertigungsträgermodul ge ¬ schaffen,

mit einer vierten Steckverbindungskomponente, welche eine elektrische Schnittstelle zur Anbindung an eine Lastver ¬ sorgung bereitstellt, welche insbesondere eine Spannung von 400V bereitstellt.

Die Lastversorgung wird beispielsweise der Fertigungseinheit bereitgestellt. Die vierte Steckverbindungskomponente kann hierzu auch im gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Sie ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da eine 50 V- Lastversorgung bereits über die Kontakte der dritten Steckverbindungskomponente bereitgestellt werden kann, welche für viele Anwendungen ausreicht, zumal Aktoren der Fertigungseinheit auch pneumatisch angetrieben werden können.

Gemäß einer Ausführungsform wird ein Fertigungsträgermodul geschaffen,

- eingerichtet zur Partizipation in einem ersten Schutzkreis, indem zwei Kontakte der dritten Steckverbindungs ¬ komponente dem ersten Schutzkreis fest zugeordnet sind, eingerichtet zur Unterbrechung des ersten Schutzkreises bei Öffnung einer Schutzeinrichtung des Fertigungsträger- moduls, und

eingerichtet für einen Not-Halt oder ein Not-Aus bei Un ¬ terbrechung des ersten Schutzkreises. Hierbei kann zusätzlich zum ersten Schutzkreis ein zweiter Schutzkreis vorgesehen werden, welchem zwei weitere Kontakte der dritten Steckverbindungskomponente fest zugeordnet sind. In einer Weiterbildung wird ein Fertigungsträgermodul ge ¬ schaffen,

mit einer Schutzeinhausung, welche auf der Montageplatt ¬ form montiert ist und eine Schutztür umfasst, und

eingerichtet zur Unterbrechung des ersten Schutzkreises bei Öffnung der Schutztür.

Gemäß einer Ausführungsform wird ein Fertigungsträgermodul geschaffen,

bei dem die Schutzeinhausung eine Schutzrückwand beinhal- tet, welche auf der trapezförmigen Montageplattform an deren längster Seite montiert ist.

Die trapezförmige Montageplattform wird hierbei an ihrer längsten Seite mit einer standardisierten mechanischen

Schnittstelle zur Montage einer Schutzrückwand in Fertigbau ¬ weise vorbereitet, beispielsweise indem Bohrungen an vordefi ¬ nierten Positionen entlang der längsten Seite der Montageplattform vorgesehen werden. In einer Weiterbildung wird ein Fertigungsträgermodul ge ¬ schaffen,

bei dem die Schutzeinhausung zusätzlich eine vordere

Schutzwand beinhaltet, welche auf der trapezförmigen Mon ¬ tageplattform an deren kürzester Seite montiert ist.

Die trapezförmige Montageplattform kann demnach auch an ihrer kürzesten Seite zur Montage einer Schutzwand in Fertigbauwei ¬ se mit einer standardisierten mechanischen Schnittstelle vorbereitet werden, beispielsweise indem Bohrungen an vordefi- nierten Positionen entlang der kürzesten Seite der Montageplattform vorgesehen werden.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Anordnung geschaffen, mit mindestens einem Fertigungsträgermodul, und mit einem tragbaren Bediengerät, über welches die spei ¬ cherprogrammierbare Steuerung konfigurierbar ist. In einer Weiterbildung wird eine Anordnung geschaffen,

mit einem Leitrechner, eingerichtet

zum Unterhalt einer drahtlosen Kommunikationsverbindung mit dem tragbaren Bediengerät,

zum Unterhalt einer drahtgebundenen Kommunikationsver- bindung mit der Datenschnittstelle des Fertigungsträ ¬ germoduls,

zur Bereitstellung einer graphischen Benutzeroberfläche zur Anzeige auf dem tragbaren Bediengerät, und

zum Zugriff auf die zweite Software-Schnittstelle der speicherprogrammierbaren Steuerung zur Konfiguration der speicherprogrammierbaren Steuerung anhand von Eingaben auf dem tragbaren Bediengerät.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Anordnung geschaffen, - mit mehreren zu einer Wabenform verketteten Fertigungsträgermodulen,

mit einem zentral angeordneten Transportmittel,

mit einer Zellensteuerung,

bei der die speicherprogrammierbaren Steuerungen der Fer- tigungsträgermodule jeweils programmiert sind, der Zellen ¬ steuerung zu signalisieren, sobald der mindestens eine Fertigungsschritt durch das jeweilige Fertigungsträgermo ¬ dul abgeschlossen ist, und

bei der die Zellensteuerung programmiert ist, einen Trans- port durch das Transportmittel zu veranlassen oder freizu ¬ geben, sobald Signale von allen Fertigungsträgermodulen empfangen wurden.

Das Transportmittel ist hierbei beispielsweise ein Drehteller oder Roboter, und der Transport eine Drehung des Drehtellers.

In einer Weiterbildung wird eine Anordnung geschaffen, mit mehreren zu einer Wabenform verketteten Fertigungsträgermodulen, welche gemeinsam den ersten Schutzkreis ausbilden .

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Fertigungssystem bestehend aus Fertigungsträ ¬ germodulen, welche linear angeordnet sind,

Figur 2 ein Fertigungssystem, bestehend aus Fertigungsträgermodulen, welche wabenförmig angeordnet sind,

Figur 3 ein Fertigungssystem mit flexibel angeordneten

Fertigungsträgermodulen,

Figur 4 ein komplexes Fertigungssystem mit acht Drehtellern, um welche jeweils sechs trapezförmige Fer ¬ tigungsträgermodule angeordnet sind,

Figur 5 eine Aufsicht auf das komplexe Fertigungssystem aus Figur 4,

Figur 6 eine schematische Seitenansicht eines Fertigungs ¬ trägermoduls, und

Figur 7 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur

Konfiguration eines Fertigungsträgemoduls.

Figur 1 zeigt ein Fertigungssystem 10, welches aus linear angeordneten Fertigungsträgermodulen 1 zusammengesetzt ist. Hierzu verfügt jedes Fertigungsträgermodul 1 über eine mecha ¬ nische Schnittstellen 4, welche für eine exakte Ausrichtung des Fertigungsträgermoduls 1 an benachbarten Fertigungsträ ¬ germodulen eingerichtet ist. In Figur 1 ist nur ein Teil der mechanischen Schnittstellen 4 exemplarisch gezeigt. Beispielsweise besteht die mechanische Schnittstelle 4 aus Boh- rungen in einer horizontalen Platte des Fertigungsträgermo ¬ duls 1, welche als Montageplattform dient. Durch Anordnung der Bohrungen an vordefinierten Positionen können benachbarte Fertigungsträgermodule 1 durch Einsetzen geeigneter Verbin- dungselemente sicher und exakt aneinander ausgerichtet wer ¬ den .

Weiterhin ist auf jedem zweiten Fertigungsträgermodul 1 eine Fertigungseinheit 2 gezeigt, welche von einem Bediener 6 be- dient wird.

Figur 2 zeigt ein weiteres Fertigungssystem 10, welches aus wabenförmig angeordneten Fertigungsträgermodulen 1 zusammengesetzt ist. Auch diese Fertigungsträgermodule 1 weisen eine Trapezform auf und sind mittels mechanischer Schnittstellen 4, von denen nur zwei exemplarisch gezeigt sind, miteinander verschraubt bzw. verbunden. In der Mitte der wabenförmigen Anordnung befindet sich ein Drehteller 5, auf welchem Werkstücke in Führungen eingesetzt werden können. Der Drehteller 5 wird daraufhin von einem Bediener 6 in Pfeilrichtung im

Uhrzeigersinn gedreht, wodurch das eingesetzte Werkstück sukzessive unterschiedlichen Fertigungseinheiten 2, welche auf den dem Bediener 6 gegenüberliegenden Fertigungsträgermodulen 1 montiert sind, zugeführt wird. Beispielsweise erfolgt ein Verlöten zweier Werkstücke durch die links oben gezeigte Fer ¬ tigungseinheit 2, wozu die in der Mitte oben gezeigte Ferti ¬ gungseinheit 2 vollautomatisch ein Lotband zuführt. Weiterhin zeigt Figur 2 Pfeile auf der linken und rechten Seite des Be- dieners 6. Diese deuten an, dass der Bediener 6 von links Werkstücke zur Bearbeitung entgegennimmt und diese nach rechts weitergibt.

Anstelle des Drehtellers 5 kann auch ein beliebiges anderes Transportmittel wie etwa ein Roboter zum Einsatz kommen.

Figur 3 zeigt ein weiteres Fertigungssystem 10, bei welchem die trapezförmigen Fertigungsträgermodule 1 noch flexibler angeordnet sind. Eine vorteilhafte Tiefe für das Fertigungs- trägermodul 1 liegt bei 60 cm, jedoch können natürlich auch beliebige andere Abmessungen, beispielsweise zwischen 30 und 120 cm gewählt werden. Figur 4 zeigt ein relativ komplexes Fertigungssystem 10, welches aus acht Drehtellersystemen zusammengesetzt ist, die je ¬ weils aus einem Drehteller 5 bestehen, um welchen sechs trapezförmige Fertigungsträgermodule 1 angeordnet sind. Jeder Drehteller 5 wird durch einen Bediener 6 bedient, welcher an einem speziellen Fertigungsträgermodul 1 steht, welches durch eine Aussparung in einer Tischplatte einen leichteren Zugriff auf den Drehteller 5 ermöglicht. In Figur 4 sowie in Figur 5 sind zur besseren Übersichtlichkeit nur ausgewählte Komponen ¬ ten mit Bezugszeichen versehen. So sind für das vordere Dreh- tellersystem sechs Fertigungsträgermodule 1 mit Bezugszeichen bezeichnet, während ein Drehteller 5, Fertigungseinheiten 2 und eine Schutzeinhausung 8 nur auf ausgewählten benachbarten Drehtellersystemen exemplarisch mit Bezugszeichen versehen sind. Die genannten Elemente befinden sich auf jedem der acht Drehtellersysteme, auch wenn sie nicht gesondert bezeichnet sind .

Figur 4 zeigt ferner unter jedem Fertigungsträgermodul 1 eine Stützkonstruktion 7, beispielsweise Tischbeine, an welcher eine speicherprogrammierbare Steuerung 3 für auf dem jeweili ¬ gen Fertigungsträgermodul 1 montierte Fertigungseinheiten 2 angebracht ist. Bei den Fertigungseinheiten 2 handelt es sich beispielsweise um Schweißeinheiten, Bohreinheiten oder Lotbandvorschübe .

Wie aus Figur 4 ersichtlich greift der Bediener 6 jeweils über den Drehteller 5 auf Fertigungseinheiten 2 zu, welche sich nicht auf dem Fertigungsträgermodul 1 befinden, an wel ¬ chem der Bediener 6 steht. Vielmehr kann der Bediener 6 mit- tels des jeweiligen Drehtellers 5 auch die Fertigungseinhei ¬ ten 2 auf den ihm gegenüberliegenden Fertigungsträgermodulen 1 bedienen. Der Arbeitsradius des Bedieners 6 wird dadurch deutlich erhöht. Figur 4 zeigt ferner, wie flexibel die Fertigungsträgermodule 1 auch zu komplexen und großen Fertigungssystemen 10 zusammengesetzt werden können. Der Drehteller 5 bildet hierbei in Verbindung mit den umliegenden sechs Fertigungsträgermodulen 1 jeweils ein Drehtellersystem. Die acht in Figur 4 gezeigten Drehtellersysteme, welche in drei funktionale Bereiche ge ¬ gliedert sind, werden durch die acht Bediener 6 in einem Dreischichtsystem betrieben und erreichen dadurch eine hohe Prozesseffizienz. Die in Figur 4 gezeigte Lösung für das Fertigungssystem 10 erlaubt es, einen Fixkostenanteil pro produ ¬ ziertem Stück zu minimieren. Aufgrund der Universalität und Modularität der Fertigungsträgermodule 1 kann die gezeigte Konfiguration weiterhin in gestufter Weise auf- und abgebaut werden. Sollte der tatsächliche Kapazitätsbedarf die Leis ¬ tungsfähigkeit des in Figur 4 gezeigten Fertigungssystems übersteigen, wird in gleicher Weise ein weiteres Fertigungs ¬ system 10 aufgebaut. Das Fertigungssystem 10 muss also nicht verändert werden, sondern wird lediglich dupliziert. Unabhän- gig davon kann natürlich auch das vorliegende Fertigungssys ¬ tem 10 beliebig angepasst oder umkonfiguriert werden, sofern dies erforderlich wird.

Figur 5 zeigt das in Figur 4 gezeigte Fertigungssystem 10 in einer Aufsicht. Die Ausführungen zu Figur 4 gelten hier analog. Anstelle der Drehteller 5 können auch beliebige andere Transportmittel wie etwa Roboter zum Einsatz kommen.

Figur 6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ferti- gungseinheit 1. Eine Montageplattform 9 weist eine mechani ¬ sche Schnittstelle 4 auf, welche für eine exakte Ausrichtung der Montageplattform 9 an benachbarten Fertigungsträgermodulen eingerichtet ist. Bei der mechanischen Schnittstelle 4 handelt es sich beispielsweise um Bohrungen an vordefinierten Positionen. Die mechanische Schnittstelle 4 ist an beiden

Schenkeln der trapezförmigen Montageplattform 9 angeordnet. Auf der Montageplattform 9 ist eine Fertigungseinheit 2 mon ¬ tiert, welche zur automatisierten Ausführung mindestens eines Fertigungsschrittes eingerichtet ist. Eine erste Steckverbindungskomponente 31 stellt eine pneuma ¬ tische Schnittstelle mit Anschlüssen zur Zufuhr und Abfuhr von Druckluft für einen Ventilblock 20 bereit. Dieser ist auf der Montageplattform 9 montiert und enthält elektrische

Pneumatikventile, die mittels Schläuchen mit der ersten

Steckverbindungskomponente 31 und mit pneumatischen Aktoren der Fertigungseinheit 2 verbunden sind.

Eine zweite Steckverbindungskomponente 32, stellt eine Daten ¬ schnittstelle zur paketbasierten Datenübertragung bereit- stellt, beispielsweise nach dem Ethernet- und/oder Profinet- Protokoll. Die zweite Steckverbindungskomponente 32 ist bei ¬ spielsweise ein RJ45-Stecker oder eine RJ45-Buchse. Eine dritte Steckverbindungskomponente 33 stellt eine Steuer ¬ schnittstelle mit einer Mehrzahl von Kontakten bereit, welche zur Übertragung von Steuersignalen geeignet sind. Eine vierte Steckverbindungskomponente 34 stellt eine elektrische

Schnittstelle zur Anbindung an eine Lastversorgung bereit, welche insbesondere eine Spannung von 400V aufweist. Die Steckverbindungskomponenten sind in einem gemeinsamen Gehäuse 35 angeordnet.

Die dritte Steckverbindungskomponente 33 enthält beispiels ¬ weise 25 Kontakte mit 50V/5A oder 24V/5A, welche zur Übertra ¬ gung von Steuersignalen, Prüfsignalen und Schutzsignalen ge- eignet sind. Einzelne der Kontakte können auch als Lastver ¬ sorgung dienen; in diesem Fall kann die vierte Steckverbindungskomponente 34 entfallen.

Unterhalb der Montageplattform 9 ist eine speicherprogram- mierbare Steuerung 3 montiert, welche mit der zweiten Steck ¬ verbindungskomponente 32 und der dritten Steckverbindungskomponente 33 elektrisch verbunden ist. Die speicherprogrammierbare Steuerung 3 ist mit Sensoren der Fertigungseinheit 2 elektrisch verbunden und zur Ansteuerung der elektrischen Ventile des Ventilblocks 20 mittels Steuerleitungen einge ¬ richtet. Beispielsweise steuert die speicherprogrammierbare Steuerung 3 mittels der Ventile Pneumatikzylinder der Ferti- gungseinheit .

Die speicherprogrammierbare Steuerung 3 ist beispielsweise in einem Schaltkasten angeordnet, an dessen Außenseite die

Steckverbindungskomponenten in Form von Buchsen zugänglich sind. Neben der speicherprogrammierbaren Steuerung 3 mit ihren Steckplätzen und Peripheriemodulen enthält der Schaltkasten Klemmleisten, welche mit den Kontakten der dritten Steckverbindungkomponente 33 verbunden werden. Die speicherprogrammierbare Steuerung 3 ist programmiert für einen autonomen Betrieb der Fertigungseinheit 2 und eine vollautomatische Durchführung des mindestens einen Ferti ¬ gungsschritts mit der Fertigungseinheit 2, sobald ein Sensor der Fertigungseinheit 2 eine Zufuhr eines Werkstücks oder Werkstückträgers in einen Arbeitsbereich der Fertigungseinheit 2 detektiert.

Weiterhin weist die speicherprogrammierbare Steuerung 3 eine erste Software-Schnittstelle auf, welche in einem laufenden Betrieb einen Austausch von Statusmeldungen zwischen der speicherprogrammierbaren Steuerung 3 und anderen speicherprogrammierbaren Steuerungen erlaubt. Die speicherprogrammierba ¬ re Steuerung 3 enthält ferner eine zweite Software- Schnittstelle, über welche die speicherprogrammierbare Steue- rung 3 konfigurierbar ist.

Aufgrund der mechanischen Schnittstelle 4, der Steckverbinder 31, 32, 33, 34 sowie der ersten und der zweiten Software- Schnittstelle verfügt das Fertigungsträgermodul 1 über ein- heitliche Schnittstellen, sodass ein Fertigungsträgermodul, welches beispielsweise mit einer Schweißeinheit ausgerüstet ist, unmittelbar durch ein gleichartiges Fertigungsträgermo ¬ dul ausgetauscht werden kann. Die einheitlichen Schnittstel- len haben auch den Vorteil, dass ohne größeren Aufwand Ferti ¬ gungsträgermodule durch Fertigungsträgermodule mit anderer Funktionalität, d.h. anderen Fertigungseinheiten, ausgetauscht werden können.

Das Fertigungsträgermodul 1 ist eingerichtet zur Partizipati ¬ on in einem ersten geschlossenen Schutzkreis, indem zwei Kontakte der dritten Steckverbindungskomponente 33 als Teil des ersten Schutzkreises hart verdrahtet werden. Ein erster Kon- takt dient hierbei als Eingang und ein zweiter Kontakt als Ausgang für den ersten Schutzkreis.

Zur Anbringung einer Schutzrückwand werden beispielsweise Aluminiumprofilholme mittels Winkelelementen auf der Montage- plattform 9 montiert. Der erste Schutzkreis verläuft mittels mehrerer Kabel von der dritten Steckverbindungskomponente 33 zu einer Klemmleiste in einem Schaltkasten, von dort durch eine Bohrung in der Montageplattform 9 und anschließend durch eine Nut in einem der Aluminiumprofilholme zu einem Schutz- Schalter, beispielsweise ein Schutzschalter einer Schutztür oder ein Schiebeschutz, und anschließend zurück zur Klemmleiste bzw. zur Steckverbindungskomponente 33. Die Kabel ver ¬ binden hierbei den ersten Kontakt der dritten Steckverbindungskomponente 33 mit dem zweiten Kontakt der dritten Steck- Verbindungskomponente 33. Durch elektrische Verschaltung des zweiten Kontakts der dritten Steckverbindungskomponente 33 mit dem ersten Kontakt der dritten Steckverbindungskomponente 33 eines weiteren Fertigungsträgermoduls kann der erste

Schutzkreis mit dem weiteren Fertigungsträgermodul gekoppelt bzw. über mehrere Fertigungsträgermodule in Reihe geschaltet werden. Eine Unterbrechung des ersten Schutzkreises durch Öffnen der Schutztür am Fertigungsträgermodul 1 bewirkt somit einen Not-Halt oder ein Not-Aus für alle Fertigungsträgermo ¬ dule. Weiterhin kann zur zusätzlichen Sicherheit ein zweiter Schutzkreis vorgesehen sein.

Die trapezförmige Montageplattform 9 wird hierbei an ihrer längsten Seite mit einer standardisierten mechanischen Schnittstelle zur Montage einer Schutzrückwand in Fertigbau ¬ weise vorbereitet, beispielsweise indem Bohrungen an vordefi ¬ nierten Positionen entlang der längsten Seite der Montageplattform 9 vorgesehen werden. Dies ermöglicht einen einfa- chen und standardisierten Aufbau einer Schutzeinhausung . Werden die Fertigungsträgermodule beispielsweise (wie in Figur 2 gezeigt) in Wabenform angeordnet und an der Außenseite der Montageplattform 9 jeweils mit einer Schutzrückwand ausgerüs ¬ tet, ergibt sich eine geschlossene Schutzeinhausung für die gesamte Wabenstruktur, welche wie zuvor erläutert elektrisch durch einen Schutzkreis abgesichert wird.

Die trapezförmige Montageplattform 9 kann weiterhin auch an ihrer kürzesten Seite zur Montage einer Schutzwand in Fertig- bauweise mit einer standardisierten mechanischen Schnittstelle vorbereitet werden, beispielsweise indem Bohrungen an vor ¬ definierten Positionen entlang der kürzesten Seite der Montageplattform 9 vorgesehen werden. Werden die Fertigungsträgermodule nun (wie in Figur 1 gezeigt) in Linienform angeordnet und an der längsten Seite der Montageplattform 9 jeweils mit einer Schutzrückwand ausgerüstet, kann zusätzlich auch je ¬ weils die kürzeste Seite der Montageplattform 9 mit einer Schutzwand ausgerüstet werden, wodurch sich eine geschlossene Schutzeinhausung entlang beider Seiten der Fertigungslinie ergibt.

Figur 7 zeigt ein Fertigungsträgermodul 1, welches über ein tragbares Bediengerät 40 konfigurierbar ist. Hierzu unterhält ein Leitrechner 50, beispielsweise eine speicherprogrammier- bare Steuerung, ein Router oder ein Computer, eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit dem tragbaren Bediengerät 40 und eine drahtgebundenen Kommunikationsverbindung mit der speicherprogrammierbaren Steuerung 3 des Fertigungsträgermoduls 1, welche über die zweite Steckverbindungskomponente 32 hergestellt wird. Der Leitrechner stellt eine graphische Be ¬ nutzeroberfläche, beispielsweise basierend auf HTML, zur An ¬ zeige auf dem tragbaren Bediengerät 40 bereit, welche ihrer ¬ seits einen Zugriff auf die zweite Software-Schnittstelle der speicherprogrammierbaren Steuerung 3 zur Konfiguration der speicherprogrammierbaren Steuerung 3 anhand von Eingaben auf dem tragbaren Bediengerät 40 ermöglicht. Als Erweiterung der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, bei denen mehrere Fertigungsträgermodule zu einer Wabenform verkettet werden und einen zentral angeordnetes Transportmit ¬ tel, beispielsweise einen Drehteller oder Roboter, umschlie ¬ ßen, wird eine Zellensteuerung vorgesehen, welche beispiels- weise eine weitere speicherprogrammierbare Steuerung ist. Die speicherprogrammierbaren Steuerungen 3 der Fertigungsträgermodule 1 sind jeweils programmiert, der Zellensteuerung zu signalisieren, sobald der mindestens eine Fertigungsschritt durch das jeweilige Fertigungsträgermodul 1 abgeschlossen ist. Die Zellensteuerung ist ihrerseits programmiert, eine

Drehung des Drehtellers zu veranlassen oder freizugeben, sobald Freigabe-Signale von allen Fertigungsträgermodulen 1 empfangen wurden. Selbstverständlich kann sich der zuvor erläuterte erste Schutzkreis über sämtliche dieser Fertigungs- trägermodule 1 erstrecken.

Die speicherprogrammierbaren Steuerungen 3 der Fertigungsträgermodule 1 sind jeweils programmiert, sich selbständig bei der Zellensteuerung und/oder dem zuvor erläuterten Leitrech- ner 50 anzumelden. Hierzu lassen sich die speicherprogrammierbaren Steuerungen 3 der Fertigungsträgermodule 1 geeignet konfigurieren, sodass alle für die modulare Anmeldung erforderlichen Daten lokal auf dem jeweiligen Fertigungsträgermo ¬ dul 1 gekapselt bzw. gespeichert sind. Dies ermöglicht ein "Plug&Produce" , bei dem ein Fertigungsträgermodul unmittelbar nach seiner Einbindung autonom in Betrieb genommen werden kann .

Die beschriebenen Ausführungsformen und Weiterbildungen, Va- rianten und Ausführungsbeispiele lassen sich frei miteinander kombinieren .