Modul zur automatischen Bearbeitung von Werkstücken und Bearbeitungsanlage Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul zur automatischen Bearbeitung von in eine Richtung (Transportrichtung) transpor- tierten Werkstücken (Automatikmodul), mit einem ersten Bearbei- tungsbereich, in dem die Werkstücke automatisch bearbeitet wer- den, und zumindest einer Transportvorrichtung, die die Werk- stücke in den ersten Bearbeitungsbereich hinein und aus diesem heraus transportiert. Ferner betrifft die Erfindung eine Bear- beitungsanlage zur Bearbeitung von Werkstücken, mit zumindest zwei in einer Reihe angeordneten Bearbeitungsmodulen.

Module zur automatischen Bearbeitung von Werkstücken, die nach- folgend als Automatikmodule bezeichnet werden, sind bekannt und werden in sogenannten Bearbeitungsanlagen oder Fertigungs- straßen zur automatischen Bearbeitung von Werkstücken verwen- det. Eine Fertigungsstraße bzw. eine Bearbeitungsanlage besteht üblicherweise aus einer Vielzahl von Modulen, die in unter- schiedlichen Geometrien miteinander verbunden sind. So können die Module beispielsweise in zwei parallelen Reihen angeordnet werden, wobei die Enden der beiden Reihen jeweils über soge- nannte Anschlußmodule miteinander verbunden sind. In jedem der Module werden die Werkstücke nur in einer Richtung transpor- tiert. Daneben sind auch Module bekannt, bspw. aus DE 197 29 369 A1 oder DE 195 04 457 A1, die in zwei gegenläufige Richtun- gen transportieren, nämlich eine Hin-und eine Rückförderrich- tung. Diese Art von Modul vereinigt gewissermaßen zwei Module der vorgenannten Art.

Abhängig von der Art der Bearbeitung der Werkstücke umfaßt eine solche Bearbeitungsanlage Module zur automatischen Bearbeitung, in denen beispielsweise Roboter die Bearbeitung durchführen, und Module zur manuellen Bearbeitung, die ergonomisch so ausge- staltet sind, daß eine Person die Werkstücke bearbeiten kann.

Da Störungen in einem Automatikmodul meist Auswirkungen auf den Werkstückfluß der gesamten Bearbeitungsanlage besitzt, werden aus Sicherheitsgründen üblicherweise zusätzliche Module zur ma- nuellen Bearbeitung vorgesehen, an denen dann bei Ausfall eines Automatikmoduls eine entsprechende manuelle Bearbeitung erfol- gen kann. Solche zusätzlichen"Reserve"-Module verteuern jedoch die Bearbeitungsanlage und erfordern darüber hinaus deutlich mehr Stellfläche.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Er- findung darin, ein Modul zu schaffen, das eine Verkleinerung üblicher Bearbeitungsanlagen und eine Verringerung der Gesamt- kosten ermöglicht, ohne die Verfügbarkeit der gesamten Bearbei- tungsanlage bei Ausfall eines Bearbeitungsmoduls einzuschrän- ken.

Diese Aufgabe wird bei einem Modul der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein zweiter Bearbeitungsbereich zur manuel- len Bearbeitung der Werkstücke vorgesehen ist, wobei die Trans- portvorrichtung die Werkstücke in Transportrichtung in den zweiten Bearbeitungsbereich hinein und aus diesem heraus trans- portiert.

Dies hat den Vorteil, daß bei Ausfall eines Moduls die Bearbei- tung manuell an dem zweiten Bearbeitungsbereich des Automatik- moduls erfolgen kann, so daß der Einsatz eines zusätzlichen Re- serve-Moduls in der Bearbeitungsanlage entbehrlich wird. Dies führt zu beträchtlichen Kosteneinsparungen und einer Reduzie- rung der erforderlichen Standfläche für die Bearbeitungsanlage.

Ferner besteht ein weiterer Vorteil darin, daß der am erfin- dungsgemäßen Automatikmodul vorgesehene manuelle Bearbeitungs- bereich zusätzlich besetzt werden kann, wenn eine Erhöhung der Gesamtausbringung von Werkstücken gewünscht wird. Auch hier ist es nicht erforderlich, die Anlage durch Einbau eines zusätz- lichen manuellen Bearbeitungsmoduls zu erweitern.

Das erfindungsgemäße Modul bietet somit bei unveränderten Außenabmessungen zwei zusätzliche Funktionen, nämlich einer- seits die Sicherstellung der Verfügbarkeit bei Ausfall von Automatikmodulen durch manuellen Betrieb ohne zusätzliche Modu- le in der Bearbeitungsanlage, und andererseits einen Parallel- betrieb zur Erhöhung der Gesamtausbringung.

In einer bevorzugten Weiterbildung umfaßt die Transportvorrich- tung eine geradlinige Haupt-Transportstrecke und eine davon ab- gehende Neben-Transportstrecke, wobei die Werkstücke über die Neben-Transportstrecke in den ersten Bearbeitungsbereich gelan- gen. Bevorzugt umfaßt die Transportvorrichtung eine steuerbare Weiche (auch als Ein-oder Ausschleusvorrichtung bezeichnet), die in einem ersten Betriebs-Modus die Werkstücke von der Haupt-Transportstrecke zur automatischen Bearbeitung auf die Neben-Transportstrecke schleust. Es ist ferner bevorzugt, daß die Weiche die Werkstücke in einem zweiten Betriebs-Modus auf der Haupt-Transportstrecke hält, so daß sie statt in den ersten Bearbeitungsbereich in den zweiten Bearbeitungsbereich gelan- gen.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß sie mit sehr geringem konstruktivem Aufwand die Doppelfunktion des Automatikmoduls gewährleisten. Insbesondere sind keine zusätzlichen Transport- strecken oder ähnliches vorzusehen, die zu einer Vergrößerung des gesamten Moduls und damit auch zu einer deutlichen Erhöhung der Gesamtkosten beitragen würden.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Rahmengestell vor- gesehen, das einen im wesentlichen rechteckigen Grundriß auf- weist und die Transportvorrichtung trägt, wobei sich die Haupt- Transportstrecke von einer Seite zur gegenüberliegenden Seite und benachbart zu einer Rückseite des Rahmengestells erstreckt und wobei die Neben-Transportstrecke benachbart zu einer der Rückseite gegenüberliegenden Vorderseite verläuft. Ferner ist bevorzugt, daß das Rahmengestell eine an der Rückseite angeord- nete Rückwand aufweist, die in einem mittleren Abschnitt in das Automatikmodul derart hineinragt, daß ein Längsabschnitt der Haupt-Transportstrecke benachbart zur äußeren Seite der Rück- wand verläuft, wobei der zweite Bearbeitungsbereich diesem Längsabschnitt zugeordnet ist. Ganz besonders bevorzugt ist die Rückwand in dem mittleren Abschnitt-in Draufsicht-im wesentlichen U-förmig ausgebildet, wobei in beiden Schenkel- flächen des Wandabschnitts jeweils eine Öffnung vorgesehen ist, durch die die Haupt-Transportstrecke sich hindurch erstreckt.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß auf relativ einfache Art und Weise durch die entsprechende Ausbildung der Rückwand eine räumliche Trennung des zweiten Bearbeitungsbereichs gegenüber dem Inneren des Automatikmoduls möglich wird. Somit ist gewähr- leistet, daß der manuelle Bearbeitungsbereich sehr gut von der Rückseite des Automatikmoduls her erreichbar ist und daß den- noch der erste Bearbeitungsbereich zur Rückseite hin abge- schlossen ist.

Ein erfindungsgemäßes Automatikmodul läßt sich in einer Bear- beitungsanlage der eingangs genannten Art statt einem üblichen Automatikmodul verwenden. Selbstverständlich können auch mehre- re der bisherigen Automatikmodule durch erfindungsgemäße Auto- matikmodule ersetzt sein.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Automatikmoduls in einer sol- chen Bearbeitungsanlage erhöht die Flexibilität und die Verfüg- barkeit dieser Anlage deutlich, ohne die Gesamtkosten wesent- lich zu erhöhen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfaßt die Bearbeitungs- anlage mehrere in zwei Reihen angeordnete Bearbeitungsmodule, wobei beide Reihen an ihren Enden über jeweils ein Anschluß- modul miteinander verbunden sind, so daß sich ein rechteck- förmiger Anlagenaufbau ergibt, wobei zumindest eines der Bear- beitungsmodule (Zugangsmodul) so ausgebildet ist, daß es einen leichten Zugang zu dem Bereich zwischen den beiden Reihen er- möglicht. Bevorzugt weist das Zugangsmodul eine größere Länge als die anderen Bearbeitungsmodule auf. Besonders bevorzugt ist die Länge aller Bearbeitungsmodule gleich und die Länge des Zu- gangmoduls ein Vielfaches, vorzugsweise das Zweifache der Länge der Bearbeitungsmodule.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beiliegenden Zeich- nung.

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

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Automatikmoduls von vorne ; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 1 darge- stellten Automatikmoduls von hinten ; Fig. 3 eine schematische Darstellung des Automatikmoduls von Fig. 1 in Draufsicht ; und Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Bearbeitungs- anlage mit mehreren Modulen, wobei zwei erfindungs- gemäße Automatikmodule eingesetzt sind.

In Fig. 1 ist ein Modul zur automatischen Bearbeitung von Werk- stücken (nachfolgend kurz Automatikmodul genannt) mit dem Be- zugszeichen 10 bezeichnet. Das Automatikmodul 10 umfaßt ein Rahmengestell 12, das sich aus verschiedenen vertikalen und ho- rizontalen Trägern 13 zusammensetzt. Die von den vertikalen Trägern aufgespannte Grundfläche ist rechteckig. Üblicherweise sind an den Trägern 13 des Rahmengestells 12 Seitenwände 14 vorgesehen, die einen Innenraum 16 des Automatikmoduls begren- zen. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist in Fig. 1 das Automatik- modul 10 ohne Decke dargestellt.

Die Vorderseite 18 des Automatikmoduls 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Übersichtlichkeit wegen ohne eine den Innenraum verschließende Tür dargestellt. Diese Tür wird zur Zuführung von Teilen in den Innenraum 16 geöffnet, wobei die Zuführung beispielsweise über Transportbänder 20 erfolgen kann, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Es versteht sich, daß auch an- dere Zuführmöglichkeiten denkbar sind.

Im Bereich der Transportbänder 20 ist ein Handhabungsgerät 30 vorgesehen, beispielsweise in Form eines Roboterarms 31, der über die Transportbänder 20 zugeführte Teile handhaben kann.

Während des Betriebs des Roboterarms ist die vorgenannte Tür auf jedenfall geschlossen.

Das Automatikmodul 10 umfaßt eine Transportvorrichtung 40, die der Übersichtlichkeit wegen nur schematisch dargestellt ist und den Transport nur in eine Richtung (Transportrichtung) ermög- licht, d. h. bspw. von der Längsseite 15a zu der Längsseite 15b.

Die Transportvorrichtung 40 umfaßt eine erste Transportstrecke 42, die sich von einer Längsseite 15a zu der gegenüberliegenden Längsseite 15b des Automatikmoduls 10 erstreckt. Diese erste Transportstrecke 42 verläuft benachbart zu der Rückseite 19 des Automatikmoduls.

Parallel zu der ersten Transportstrecke 42 und benachbart zu der Vorderseite 18 des Automatikmoduls 10 verläuft eine zweite Transportstrecke 44, die ebenfalls Teil der Transportvorrich- tung 40 ist.

Beide Transportstrecken 42,44 sind so ausgebildet, daß auf ihnen Paletten mit zu bearbeitenden Werkstücken transportiert werden können.

Zur Bearbeitung der Werkstücke werden diese auf der zweiten Transportstrecke 44 in den Wirkungsbereich des Roboterarms 31 transportiert. Dieser im folgenden als Bearbeitungsbereich be- zeichnete Längsabschnitt der zweiten Transportstrecke 44 ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet.

In der gezeigten Ausführungsform des Automatikmoduls 10 dient die erste Transportstrecke 42 als Haupt-Transportstrecke. D. h. daß der Transport von Werkstücken aus vorgelagerten Modulen einer Bearbeitungsanlage und der Transport in nachgeordnete Mo- dule über diese Haupt-Transportstrecke 42 erfolgt. Um diese Funktion zu erfüllen, weisen die beiden Seitenwände 14 Öffnun- gen 17 auf, durch die sich die erste Transportstrecke 42 erstreckt. Der Übersichtlichkeit wegen ist in Fig. 1 lediglich eine Öffnung 17 im Bereich der Längsseite 15b dargestellt.

Es versteht sich, daß auch die zweite Transportstrecke 44 die Funktion der Haupt-Transportstrecke 42 übernehmen kann. In die- sem Fall sind die Öffnungen 17 entsprechend versetzt anzuord- nen.

Um ein Werkstück von einer Transportstrecke zur anderen Trans- portstrecke zu befördern, sind Umsetzvorrichtungen (Ein-und Ausschleusvorrichtungen) vorgesehen, die der Übersichtlichkeit wegen in Fig. 1 jedoch nicht dargestellt sind. So ist eine Um- setzvorrichtung beispielsweise benachbart zur Längsseite 15a und eine weitere Umsetzvorrichtung benachbart zur Längsseite 15b vorgesehen, d. h. also stromaufwärts und stromabwärts des Bearbeitungsbereichs 50.

Fig. 1 läßt noch erkennen, daß die Seitenwand 14 an der Rück- seite 19 des Automatikmoduls 10 nicht als ebene Wandfläche aus- gebildet ist, sondern einen Seitenwandabschnitt 60 aufweist, der in Draufsicht im wesentlichen U-förmig verläuft. Dieser Wandabschnitt 60 umfaßt somit eine Basiswandfläche 62, die par- allel zu der Rückwand 14 liegt. Ferner umfaßt der Wandabschnitt 16 zwei schräg verlaufende Schenkelwandflächen 64, die eine Verbindung zwischen der Basiswandfläche 62 und der übrigen Rückwand herstellen.

In Fig. 2 ist der Aufbau der Rückwand 14 deutlich zu erkennen.

So weist die Rückwand 14 neben dem Wandabschnitt 60 zwei seit- liche Rückwandabschnitte 66a und 66b auf. Ferner ist auch die U-förmige Gestaltung des Wandabschnitts 60 zu erkennen, insbe- sondere eine der Schenkelwandflächen 64 und die Basiswandfläche 62. Beide Schenkelwandflächen 64 weisen Öffnungen 68 auf, die in horizontaler Richtung gesehen miteinander fluchten. Durch diese Öffnungen 68 hindurch erstreckt sich die erste Transport- strecke 42, wobei der in Fig. 2 gezeigte Längsabschnitt der Transportstrecke 42 zwischen den beiden Umsetzvorrichtungen liegt.

Durch die besondere Ausgestaltung der Rückwand 14, insbesondere des Wandabschnitts 60, ist der gezeigte Längsabschnitt der er- sten Transportstrecke 42 von außen, d. h. von der Rückseite des Automatikmoduls 10 her, zugänglich. Somit kann dieser Bereich, der durch die beiden Schenkelwandflächen 62 und die Basiswand- fläche 62 begrenzt wird, zur manuellen Bearbeitung von Werk- stücken genutzt werden, die auf Paletten über die erste Trans- portstrecke 42 in diesen Bereich gelangen. Dieser manuelle Be- arbeitungsbereich ist in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 70 be- zeichnet.

Es versteht sich, daß die Ausgestaltung der Rückwand 14, insbe- sondere des Wandabschnitts 16, anders erfolgen kann. Es muß le- diglich darauf geachtet werden, daß der manuelle Bearbeitungs- bereich 70 durch entsprechende Wandflächen von dem automati- schen Bearbeitungsbereich 50 getrennt ist.

In Fig. 3 ist das zuvor beschriebene Automatikmodul 10 in Draufsicht dargestellt. Dabei werden für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 2 verwendet, so daß auf deren nochmalige Beschreibung verzichtet wird. Deutlich zu erkennen sind in Fig. 3 jedenfalls der automatische Bearbeitungsbereich 50 und der davon räumlich getrennte manuel- le Bearbeitungsbereich 70, der über die erste Transportstrecke 42 versorgt wird.

Das zuvor beschriebene Automatikmodul 10 arbeitet nun wie folgt : Die zu bearbeitenden Werkstücke werden auf Paletten lagernd über die erste Transportstrecke 42 in das Automatikmodul 10 transportiert. In einem ersten Betriebs-Modus (Normal-Modus) wird diese Palette über die Umsetzvorrichtung oder Ausschleus- vorrichtung zur zweiten Transportstrecke 44 geschleust und dann in den Bearbeitungsbereich 50 transportiert, wo die Bearbeitung über den Roboterarm 31 erfolgt. Nach Abschluß der Bearbeitung gelangt die Palette über die zweite Umsetzvorrichtung bzw. Ein- schleusvorrichtung wieder auf die erste Transportstrecke 42, von der die Palette zu einem-nicht dargestellten-nachgeord- neten Modul transportiert wird. In den Bearbeitungsbereich 70 gelangen in diesem Betriebs-Modus üblicherweise keine Paletten.

Sollte im automatischen Bearbeitungsbereich 50 ein Fehler auf- treten, beispielsweise weil der Roboterarm 31 ausgefallen ist, wird von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung in einen sogenannten Notfall-Modus geschaltet. Selbstverständlich kann diese Umschlatung auch auf manuellem Wege erfolgen. In diesem Modus werden die in das Automatikmodul 10 gelangenden Paletten nicht mehr auf die zweite Transportstrecke 44 geschleust, son- dern verbleiben auf der ersten Transportstrecke 42. Damit ge- langen sie in den Bearbeitungsbereich 70, so daß als Ersatz der automatischen Bearbeitung eine manuelle Bearbeitung der Werk- stücke erfolgen kann. Eine Unterbrechung der gesamten Anlage läßt sich somit vermeiden. Sobald die Störung wieder beseitigt ist, schaltet die Steuereinrichtung in den ersten Betriebs- Modus zurück, so daß die Bearbeitung wieder automatisch er- folgt.

Neben den zuvor beschriebenen zwei Betriebs-Modi läßt sich das Automatikmodul 10 auch in einem dritten Betriebs-Modus betrei- ben, der als Parallel-Modus bezeichnet werden kann. In diesem Parallel-Modus werden beispielsweise alternierend Paletten auf die zweite Transportstrecke 44 geschleust oder verbleiben auf der ersten Transportstrecke 42. Damit gelangen Paletten sowohl in den automatischen Bearbeitungsbereich 50 als auch in den ma- nuellen Bearbeitungsbereich 70, so daß eine Parallelbearbeitung möglich wird. Dieser Parallel-Modus ist beispielsweise dann er- forderlich, wenn die Ausbringungsmenge gesteigert werden muß.

Zwischen den einzelnen beschriebenen Betriebs-Modi kann entwe- der manuell gewählt oder automatisch abhängig von bestimmten Parametern umgeschaltet werden.

In Fig. 4 ist eine Bearbeitungsanlage gezeigt, die mit dem Be- zugszeichen 80 bezeichnet ist. Diese Bearbeitungsanlage 80 um- faßt mehrere manuelle Bearbeitungsmodule 90, im vorliegenden Fall vier, mehrere automatische Bearbeitungsmodule 100, im vor- liegenden Fall zwei, sowie zumindest ein Automatikmodul 10, im vorliegenden Fall zwei. Die Module 10,90,100 sind in zwei parallel zueinander verlaufenden Reihen angeordnet, deren Enden über sogenannte Anschlußmodule 105 miteinander verbunden sind.

Es ergibt sich somit ein rechteckförmiger Anlagenaufbau, bei dem die Paletten im Uhrzeigersinn transportiert werden und so alle Bearbeitungsmodule durchlaufen. Bisher umfaßten solche Bearbeitungsanlagen 80 ausschließlich Bearbeitungsmodule, die zur Verbesserung der Austauschbarkeit die gleiche Baulänge aufweisen. Dabei ergab sich jedoch häufig das Problem, daß der Zugang ins Innere dieses rechteckigen An- lagenaufbaus, um beispielsweise Wartungsarbeiten an den Automa- tikmodulen durchzuführen, nur unter großem Aufwand möglich war.

Um dieses Problem zu überwinden, ist in der in Fig. 4 gezeigten Bearbeitungsanlage ein sogenanntes Zugangsmodul 106 vorgesehen.

Dieses Zugangsmodul 106 ist so aufgebaut, daß eine Person ohne weiteres in das Innere des Anlagenaufbaus gelangen und damit auch sehr schnell zu den manuellen Bearbeitungsbereichen der Automatikmodule 10 gelangen kann. Dieses Zugangsmodul 106 weist eine Baulänge auf, die ein Vielfaches der Baulänge der Bearbei- tungsmodule 10,90,100 ist. Im vorliegenden Ausführungs- beispiel ist das Zugangsmodul doppelt so lang wie die übrigen Bearbeitungsmodule.

Es zeigt sich somit, daß beim erfindungsgemäßen Automatikmodul durch die Schaffung eines weiteren manuellen Bearbeitungs- bereichs, der jedoch nicht zu einer Vergrößerung des Moduls selbst führt, eine kompaktere Bearbeitungsanlage aufbaubar ist, da manuelle Reserve-Bearbeitungsmodule nicht mehr vorgesehen werden müssen. Darüber hinaus erhöht das erfindungsgemäße Auto- matikmodul die Flexibilität im Hinblick auf die Ausbringungs- menge eines solchen Moduls, da bei Bedarf zusätzlich zu der au- tomatischen Bearbeitung auch eine manuelle Bearbeitung erfolgen kann. Diese beträchtlichen Vorteile lassen sich erreichen, ohne den konstruktiven Aufwand des entsprechenden Automatikmoduls wesentlich zu erhöhen.