DE19753603A1 - Cell fabrication method for accommodating robots or similar handling apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine in den wesentlichen Teilen aus Polymerbeton gefer tigten Fertigungszelle zur Aufnahme von Schwenkarm- und Portalrobotern oder sonsti gen, automatisch arbeitenden Handlingeräten und deren Peripherieaggregaten.The invention relates to a gefer in the essential parts of polymer concrete Manufacturing cell to accommodate swivel arm and portal robots or otherwise automatic handling devices and their peripheral units.
Vor allem im Bereich der Montage- und Automatisierungstechnik werden solche Ferti gungszellen als Einzelzellen oder aneinandergereiht und mit Transporteinrichtungen für die zu manipulierenden Werkstücke verbunden, in Fertigungslinien eingesetzt.Such products are used especially in the field of assembly and automation technology supply cells as individual cells or strung together and with transport devices for the workpieces to be manipulated connected, used in production lines.
Nach bisherigem Stand der Technik werden diese Bearbeitungszellen aus Stahlprofilen geschweißt oder stranggepreßten, genuteten Aluminiumprofilen zusammengeschraubt.According to the current state of the art, these machining cells are made of steel profiles welded or extruded, grooved aluminum profiles.
Als Trägerplatten für die Roboter oder Handlingsgeräte werden horizontal Stahl-, Alu miniumplatten oder mit Polymerbetonbeton ausgegossene Rahmen aus diesen Materia lien eingebaut.Steel, aluminum are used horizontally as carrier plates for the robots or handling devices minium slabs or frames made of these materials, poured with polymer concrete installed.
Eine derartige Zelle wird in der VDI-Z 131 (1989) Nr. 8, Seiten 88-92 und in der DE 41 17 439 C2 beschrieben.Such a cell is described in VDI-Z 131 (1989) No. 8, pages 88-92 and in DE 41 17 439 C2 described.
Ein Vorteil einer solchen gebräuchlichen Konstruktion ist die Herstellung mit einfachen Mitteln wie Schweißen oder Schrauben.An advantage of such a common construction is that it is simple to manufacture Means such as welding or screwing.
Neben dem Vorteil der einfachen Herstellung weisen die bekannten Zellen aber den Nachteil einer begrenzten Steifigkeit und daraus resultierenden Eigenschwingungen, vor allem bei der Bewegung von größeren Massen mit hohen Geschwindigkeiten innerhalb der Zelle, auf.In addition to the advantage of simple production, the known cells have the Disadvantage of a limited rigidity and resulting natural vibrations especially when moving larger masses at high speeds within the cell on.
Bei Einbau von stabilisierenden horizontalen und/oder diagonalen Verstrebungen im Unterbau der Zelle wird die Nutzung der dort vorhandenen Raumreserven für die Installa tion von Peripheriegeräten und Steuerungselementen stark eingeschränkt.When installing stabilizing horizontal and / or diagonal struts in the The cell is built under the use of the space available there for the Installa tion of peripheral devices and control elements severely restricted.
Ein weiterer Nachteil, vor allem der verschraubten Zellen aus genuteten Profilen, ist deren mangelhafte Reinigungsmöglichkeit aufgrund vieler Toträume im gesamten Aufbau. Eine solche Zelle kann in Bereichen mit erhöhten Anforderungen an Reinigungs freundlichkeit und Hygiene, wie z. B. Halbleiterherstellung, Pharmaproduktion und Lebensmittelherstellung nicht eingesetzt werden.Another disadvantage, especially the screwed cells from grooved profiles, is their poor cleaning ability due to many dead spaces throughout Construction. Such a cell can be used in areas with increased cleaning requirements friendliness and hygiene, such as B. semiconductor manufacturing, pharmaceutical production and Food production cannot be used.
Nach bisherigem Stand der Technik wird Polymerbeton, ein reaktionsharzgebundener Werkstoff auf Basis von Epoxidharz, vermischt mit mineralischen Zuschlagstoffen wie ungebrochene Quarzkörnungen und kalt abgeformt, zur Versteifung von Schweißkon struktionen und zur Herstellung von Maschinenkörpern von Werkzeugmaschinen einge setzt. (Siehe EP 0 046 272 A2 und CH 612 610 A5).According to the current state of the art, polymer concrete is a reactive resin bond Material based on epoxy resin, mixed with mineral additives such as unbroken quartz grains and cold molded to stiffen welding cones structures and for the manufacture of machine bodies of machine tools puts. (See EP 0 046 272 A2 and CH 612 610 A5).
Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist die Konzeption einer Fertigungs zelle, deren Grundkörper so extrem steif ausgelegt ist, daß in der Zelle installierte Roboter oder Handlingsgeräte mit ihrer maximal möglichen Leistung und größtmöglicher Genauigkeit betrieben werden können. Der gesamte Zellenaufbau darf sich durch die vom Roboter eingeleiteten horizontalen und vertikalen Kräfte nicht verformen oder in Eigenschwingungen geraten, da sich dies nachteilig auf die Genauigkeit des ablaufen den Fertigungsprozesses und die Funktion von evtl. installierten Kamerasystemen zur optischen Werkstückerkennung auswirkt.The object of the present invention is the conception of a production cell, whose base body is designed so extremely stiff that installed in the cell Robots or handling devices with their maximum possible performance and the greatest possible Accuracy can be operated. The entire cell structure may be horizontal and vertical forces introduced by the robot do not deform or in Natural vibrations are advised, as this adversely affects the accuracy of the the manufacturing process and the function of any camera systems installed optical workpiece detection affects.
Zur Erreichung einer ausreichenden Standfestigkeit sollte die Fertigungszelle ein relativ hohes Eigengewicht besitzen, dies ermöglicht gleichzeitig eine Aufstellung ohne zusätzliche Befestigung mittels Schrauben am Fußboden. In order to achieve sufficient stability, the manufacturing cell should be one have a relatively high dead weight, this also enables installation without additional fastening using screws on the floor.
Die Zelle sollte weiterhin so ausgelegt sein, daß der innerhalb der Zelle vorhandene Raum optimal zum Einbau von Peripheriegeräten wie Robotersteuerungen, konventionelle Steuerungen und Pneumatikausrüstungen genutzt werden kann und diese Geräte ergonomisch günstig angeordnet werden können.The cell should continue to be designed so that the existing within the cell Space optimal for the installation of peripheral devices such as robot controls, conventional controls and pneumatic equipment can be used and these devices can be arranged ergonomically.
Außerdem sollte hauptsächlich der Arbeitsbereich des Roboters, aber auch der gesamte Zellenaufbau möglichst wenig Ecken und Toträume aufweisen, um eine Verwendung in hygienisch sensiblen Bereichen zu ermöglichen. Die Oberflächen sollten möglichst glatt und reinigungsfreundlich ausgeführt sein.In addition, mainly the working area of the robot should, but also the whole Cell structure should have as few corners and dead spaces as possible in order to be used in enable hygienically sensitive areas. The surfaces should be as smooth as possible and be easy to clean.
Die innerhalb der Zelle verlaufenden Kabel- und Schlauchverbindungen sind möglichst in Kabelkanälen zu verlegen.The cable and hose connections running inside the cell are, if possible, in To lay cable ducts.
Die für die Sicherheitstechnik erforderlichen Bauelemente, wie Endschalter zur Überwa chung der Stellung der Zugangstüren sowie elektrische oder pneumatische Zuhaltungen zur Verriegelung der Türen und deren Anschlußleitungen, sollten möglichst einfach ausgeführt und außerhalb des Arbeitsraumes angeordnet werden.The components required for safety technology, such as limit switches for monitoring the position of the access doors as well as electrical or pneumatic tumblers to lock the doors and their connecting lines should be as simple as possible executed and arranged outside the work area.
Die einzubauenden Komponenten sollten unabhängig von statischen Einschränkungen beliebig in der Zelle plazierbar sein.The components to be installed should be independent of static restrictions can be placed anywhere in the cell.
Die Fertigungszelle sollte aus möglichst wenig Einzelteilen bestehen und in der Endmontage einfach zusammenzubauen sein.The manufacturing cell should consist of as few individual parts as possible and in the Final assembly should be easy to assemble.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer Fertigungszelle nach obigem Anspruchsprofil dadurch erreicht, indem eine vorzugsweise rechteckige, aus Polymerbeton gegossene Platte mit zwei an den Schmalseiten senkrecht angeordneten, U-förmigen Fußelementen verwendet wird. Dieser Körper kann entweder an einem Stück gegossen oder die Fuß elemente separat gefertigt und danach in einem zweiten Arbeitsgang mit der Grundplatte durch Verschrauben und/oder Verkleben zusammengefügt werden.According to the invention, this is the case with a production cell according to the above claim profile achieved by a preferably rectangular, cast from polymer concrete Plate with two U-shaped foot elements arranged vertically on the narrow sides is used. This body can either be cast in one piece or the foot elements manufactured separately and then in a second step with the base plate be joined together by screwing and / or gluing.
In der Grundplatte und den Fußelementen sind alle Aussparungen für die benötigten Funktionselemente eingeformt und die entsprechenden Befestigungselemente eingegos sen. Durch in die Grundplatte eingelegte, flexible Leerrohre werden die elektrischen und pneumatischen Leitungen geführt und unterhalb der Platte verteilt.In the base plate and the foot elements are all the cutouts for the required Functional elements molded in and the corresponding fasteners cast in sen. The electrical and pneumatic lines and distributed below the plate.
In den 4 Eckbereichen der Platte sind Aufnahmebohrungen eingeformt, die darin ange ordneten zylindrischen Stahlrohre dienen gleichzeitig als Trägerelemente und Scharnier bolzen für die vorzugsweise transparenten Schutzverkleidungen und -türen.In the 4 corner areas of the plate, mounting holes are formed, which are in it arranged cylindrical steel tubes serve simultaneously as support elements and hinge bolts for the preferably transparent protective cladding and doors.
Da der Werkstoff Polymerbeton über ca. 6-fach höhere Schwingungsdämpfungseigen schaften gegenüber Grauguß verfügt und außerdem mit Raumtemperatur bei einem minimalen Schwindungskoeffizienten von 0,01% abgeformt werden kann, eignet sich dieses Material hervorragend zur Herstellung von sehr steifen und genauen Maschinenkörpern.Because the material polymer concrete has about 6 times higher vibration damping properties compared to gray cast iron and also at room temperature at one minimum shrinkage coefficient of 0.01% can be used this material excellent for producing very rigid and precise Machine bodies.
Durch die gewählte Form der Fertigungszelle als biegesteife Grundplatte mit freistehen den seitlichen Fußelementen kann der gesamte Raum zwischen diesen Füßen, im Bereich unterhalb der Grundplatte, für den Einbau von Peripheriegeräten genutzt werden.Due to the selected shape of the manufacturing cell as a rigid base plate with free-standing the lateral foot elements, the entire space between these feet, in Area below the base plate, used for the installation of peripheral devices become.
Aufgrund des Polymerbeton-Raumgewichtes von ca. 2,3 kg/dm3 ergibt sich ein für Standfestigkeit und Schwingungsdämpfung optimales Zellengewicht von ca. 500 kg/Zelle.Due to the polymer concrete density of approx. 2.3 kg / dm 3 , the optimal cell weight for stability and vibration damping is approx. 500 kg / cell.
Die hohe Abformgenauigkeit erlaubt außerdem die Einformung von einbaufertigen Führungen und Passungen z. B. für Eckrohre und Verriegelungsbolzen. The high impression accuracy also allows the molding of ready-to-install Guides and fits z. B. for corner tubes and locking bolts.
Dadurch reduziert sich die Anzahl der Einzelteile und der Aufwand bei der Endmontage auf ein Minimum.This reduces the number of individual parts and the effort involved in final assembly to a minimum.
Durch den Einbau von Teleskopführungen unterhalb der Grundplatte und Anordnung der elektrischen Steuerungen mit obenliegender Bedienungsseite in schubladenartig hori zontal ausfahrbaren Auszugselementen, sowie seitlich an den Steuerungsschränken montierten Pneumatikelementen, wird eine ausgesprochen bedienerfreundliche Handha bung erreicht.By installing telescopic guides below the base plate and arranging the electrical controls with an overhead operating side in drawer-like hori extendable pull-out elements on the side and on the side of the control cabinets mounted pneumatic elements, becomes a very user-friendly handle exercise achieved.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobeiIn the following the invention is illustrated by an example with reference to the enclosed Drawings explained in more detail, wherein
Abb. 1 in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Fertigungszelle zeigt, bei der die Steuerungselemente seitlich herausgefahren sind und in Fig. 1 shows a perspective view of a manufacturing cell according to the invention, in which the control elements are moved out laterally and in
Abb. 2 in einen vergrößerten Ausschnitt der hintere obere Eckbereich der Ferti gungszelle mit detaillierter Darstellung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung für die Zugangstüren abgebildet ist. Fig. 2 is shown in an enlarged section of the rear upper corner area of the manufacturing cell with a detailed representation of the locking device according to the invention for the access doors.
In Abb. 1 sind 2 U-förmige Fußelemente (2) an den Schmalseiten einer recht eckigen Grundplatte (1) angeordnet. In den Eckbereichen der Platte (1) sind zylindri sche Rohre (3) angeordnet, an denen mittels Klemmstücken (4) transparente Schutz verkleidungen (5) befestigt und mittels Scharnierelementen (6, 7) um die Rohrachsen drehbare Schutztüren (9) angebracht sind.In Fig. 1, two U-shaped foot elements ( 2 ) are arranged on the narrow sides of a rectangular base plate ( 1 ). In the corner areas of the plate ( 1 ) cylindri cal tubes ( 3 ) are arranged, on which by means of clamping pieces ( 4 ) transparent protective coverings ( 5 ) are attached and by means of hinge elements ( 6 , 7 ) rotatable protective doors ( 9 ) are attached to the tube axes.
In der Plattenoberseite sind Gewindebuchsen (10) zur Montage von Robotern, Hand linggeräten und Zusatzgeräten wie Werkstück-Transporteinrichtungen eingegossen.Threaded bushings ( 10 ) for mounting robots, hand ling devices and additional devices such as workpiece transport devices are cast into the top of the plate.
Auf der Unterseite der Montageplatte (1) und seitlich an den senkrechten Schenkeln der Fußelemente (2) sind horizontal zwei Paar Teleskop-Führungsschienen (12, 13) angeordnet, an denen ein Schaltschrank (14) für die elektrischen Steuerungselemente des installierten Roboters und ein Schaltschrank (15) für die elektrischen Steuerungs elemente der installierten Zusatzaggregate und Sicherheitseinrichtungen befestigt sind. Die Schaltschränke (14, 15) sind so angeordnet, daß deren Türen (16) nach oben geöffnet werden können oder deren Bedienungsseiten (17) nach oben zeigen.Two pairs of telescopic guide rails ( 12 , 13 ) are arranged horizontally on the underside of the mounting plate ( 1 ) and on the side of the vertical legs of the foot elements ( 2 ), on which there is a control cabinet ( 14 ) for the electrical control elements of the installed robot and a control cabinet ( 15 ) for the electrical control elements of the installed additional units and safety devices are attached. The control cabinets ( 14 , 15 ) are arranged so that their doors ( 16 ) can be opened upwards or their operating sides ( 17 ) point upwards.
Am Schaltschrank (15) ist an der zur Zellenmitte zeigenden, senkrechten Wand eine Installationsplatte (18) angeordnet, auf der die für die Funktion der Fertigungszelle erforderlichen Pneumatikelemente (19) wie Wartungseinheit, Ventile und Absperror gane montiert sind. Die Schaltschrank-Auszüge können frontseitig mit Blenden verse hen werden, sie schließen im eingeschobenen Zustand bündig mit den Außenseiten der senkrechten Schenkel der Fußelemente (2) ab.On the control cabinet ( 15 ) on the vertical wall pointing to the center of the cell, an installation plate ( 18 ) is arranged on which the pneumatic elements ( 19 ) required for the function of the production cell, such as maintenance unit, valves and shut-off gans, are mounted. The control cabinet pull-outs can be provided with panels on the front; when inserted, they are flush with the outside of the vertical legs of the foot elements ( 2 ).
In der zum Fußboden zeigenden Stirnfläche der Fußelemente (2) sind Gewindehülsen (20) eingegossen, in denen handelsübliche, höhenverstellbare Stellfüße (21) zur Nivellierung der Zelle eingeschraubt werden.Threaded sleeves ( 20 ) are cast into the end face of the foot elements ( 2 ) pointing towards the floor, in which commercially available, height-adjustable adjustable feet ( 21 ) are screwed in for leveling the cell.
In der Platte (1) sind mehrere flexible Leerrohre (22) zur Verlegung von pneumati schen und elektrischen Leitungen eingegossen.In the plate ( 1 ) several flexible empty pipes ( 22 ) are cast for laying pneumatic and electrical lines.
Die um die zylindrischen Eckrohre (3) drehbar angeordneten unteren Türscharniere (7) weisen eine drehfest verbundene Verlängerungshülse (8) auf, die auf ihrer dem Schar nier (7) abgewandten Stirnseite in eine zylindrisch in die Platte (1) eingeformte Vertie fung (25) ragt. Diese Verlängerungshülse (8) weist in dem in die Platte (1) eintauchenden Bereich stirnseitig und an ihrem Umfang eine Ausnehmung (26) auf, die so ausgebildet ist, daß ein in einer in der Platte (1) eingeformten vertikalen Führung (28) axial beweglich angeordneter Sperriegel (29) in seiner gezeichneten oberen Endstellung genau in die Ausnehmung (26) paßt und damit die Verlänge rungshülse (8), das drehfest verbundene Scharnier (7) und die Schutztüre (9) an einer Drehbewegung um das Eckrohr (3) hindert und die Schutztüre (9) in ihrem geschlossenen Zustand blockiert.The lower door hinges ( 7 ) rotatably arranged around the cylindrical corner tubes ( 3 ) have a non-rotatably connected extension sleeve ( 8 ), which on its front side facing away from the hinge nier ( 7 ) into a recess ( 25 ) formed cylindrically into the plate ( 1 ) ) protrudes. This extension sleeve ( 8 ) has a recess ( 26 ) in the area dipping into the plate ( 1 ) on the end face and on its circumference, which is designed such that a vertical guide ( 28 ) formed in the plate ( 1 ) is axial movably arranged locking bolt ( 29 ) in its drawn upper end position fits exactly into the recess ( 26 ) and thus the extension sleeve ( 8 ), the non-rotatably connected hinge ( 7 ) and the protective door ( 9 ) in a rotary movement around the corner tube ( 3 ) prevents and blocks the protective door ( 9 ) in its closed state.
In die Fußelemente (2) sind in ihrem oberen, der Platte (1) zugewandten Bereich horizontale Führungsschlitze (30) eingeformt, in die eine Platte (31) eingeschoben ist. Unter der Platte (31) ist das elektrische oder pneumatische Betätigungselement (36) für die vertikale Bewegung des Sperriegels (29) montiert. Die Platte (31) weist einen Durchbruch (32) für die Durchführung des Sperriegels (29) auf. Auf der Oberseite der Platte (31) ist ein Sicherheits-Rollenstößelendschalter (33) so angeordnet, daß seine Betätigungsrolle (34) in eine im Sperriegel (29) angebrachte Schaltvertiefung (35) eintaucht, wenn der Sperriegel (29) in seine gezeichnete obere Endposition ausgefahren wird.Horizontal guide slots ( 30 ), into which a plate ( 31 ) is inserted, are formed in the upper area of the foot elements ( 2 ) facing the plate ( 1 ). The electrical or pneumatic actuating element ( 36 ) for the vertical movement of the locking bolt ( 29 ) is mounted under the plate ( 31 ). The plate ( 31 ) has an opening ( 32 ) for the implementation of the locking bolt ( 29 ). On top of the plate (31) a security Rollenstößelendschalter is arranged (33) such that its actuation roller (34) is immersed in an attached in the locking bar (29) switching recess (35) when the locking bolt (29) into its drawn upper end position is extended.
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| 8141 | Disposal/no request for examination |