-
Die Erfindung betrifft eine Fertigungsanlage zur Herstellung von Werkstücken mittels Umformung. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Fertigungsanlage.
-
Derartige Fertigungsanlagen und Verfahren zum Betreiben solcher Fertigungsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt, bspw. aus
DE 199 53 522 A1 . Auf diese Weise ist eine Herstellung von Werkstücken mittels Umformung, und zwar in hierfür vorgesehenen Umform- oder Presswerkzeugen möglich. Diese Werkzeuge werden in der Regel auf einem Pressentisch abgesetzt und zur Umformung eines Halbzeugs (späteres Werkstück) der Presse zugeführt. Wegen der auf Grund möglichst kurzer Durchlaufzeiten hohen Verfahrgeschwindigkeiten und der vergleichsweise großen Masse der Werkzeuge besteht bei der Werkzeughandhabung ein Risiko von Verletzungen und Unfällen, die zu ungewünschtem Stillstand der Fertigungsanlage führen können.
-
DE 20 2017 105 113 U1 offenbart eine Produktionsanlage, die eine Fabrikhalle und darin angeordnete Werkzeuge, eine Pressenlinie sowie Fahrtische zum Ein- und Ausschleusen einzelner Werkzeuge in einzelne Pressen umfasst.
-
DE 10 2018 003 640 A1 offenbart eine Werkzeuggreifzange eines Transportkrans für Presswerkzeuge, an der ein Presswerkzeug ortsfest fixierbar ist. Mittels der Werkzeuggreifzange ist das Presswerkzeug auf einem Schiebetisch einer Presse absetzbar und vom Schiebtisch aufnehmbar.
-
DE 10 2006 044 187 A1 betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer an einer Transportvorrichtung befestigten optischen Sensoreinheit und ein Steuerungsprogramm.
-
DE 298 18 025 U1 offenbart eine Vorrichtung zum Personen- und Kollisionsschutz an Kranen. Die Vorrichtung besteht aus einer Katze und einer Erfassung- und Überwachungseinrichtung. Durch die Anordnung von Sensoren an der Katze wird ein sich mit der Katze bewegendes Schutzfeld für den Arbeitsbereich des Kranes abgegrenzt. Sensoren sind mit einem Rechnersystem gekoppelt, das durch Datenvergleich die in das Schutzfeld ein- und austretenden Objekte erkennt und je nach Zugangserlaubnis ein Signal auslöst, welches den Kran gegebenenfalls anhält.
-
WO 2013/182 676 A1 offenbart einen Kran, umfassend:
- - ein Hebezeug zum Durchführen eines Hebevorgangs;
- - eine Steuerung zum Steuern des Betriebs des Krans; und
- - mindestens einen Sensor zum Erfassen der Anwesenheit einer Person in einem Sicherheitsbereich.
-
Die Steuerung ist so konfiguriert, dass sie den Betrieb des Krans verhindert, wenn der Sensor eine Person im Sicherheitsbereich erkennt.
-
JP S61 - 254 496 A1 betrifft eine Kransicherheitseinrichtung, die während des Betriebs einer automatischen Kraneinrichtung die Sicherheit eines Bedieners gewährleistet.
-
- - einem Lasergenerator, der ein Lasersignal erzeugen kann; und
- - einem Kransteuersystem mit einer programmierbaren Logikschaltung. Der Lasergenerator ist betreibbar, um ein Lasersignal auf eine Oberfläche zu projizieren, die der Position des Krans oder der Krankomponenten entspricht.
-
WO 2020/ 095 169 A1 offenbart ein System zum Überwachen einer Umgebung einer Hebevorrichtung.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine demgegenüber verbesserte Fertigungsanlage und ein verbessertes Verfahren bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Fertigungsanlage nach Anspruch 1 gelöst.
-
Bei der Fertigungsanlage zur Herstellung von Werkstücken mittels Umformung kann es sich insbesondere um ein Presswerk handeln. Die Fertigungsanlage weist eine Presse mit mindestens einem Pressentisch, mindestens ein Werkzeug (Presswerkzeug) für den Pressentisch und eine Krananlage mit mindestens einem Kran mit einem Werkzeuggreifer zum Greifen des Werkzeugs auf. An der Presse und/oder an dem Werkzeuggreifer ist jeweils mindestens ein Sensor zur Überwachung eines Umgebungsbereichs angeordnet, wobei der Sensor drahtlos oder drahtgebunden mit einer Steuerung für den Kran und/oder die Krananlage verbunden ist.
-
Durch Überwachung des Umgebungsbereichs können Sicherheit und Effizienz optimiert werden. So können fremde Objekte (Personen oder Gegenstände) im Umgebungsbereich erkannt werden, und zwar insbesondere beim Aufnehmen oder beim Absetzen des Werkzeugs am Pressentisch. Dies erlaubt bspw. eine Ausgabe von Warnsignalen und/oder ein Stoppen des Krans bzw. des Werkzeuggreifers. Unfälle können somit verhindert und ein Stillstand der Fertigungsanlage abgewendet werden. Zudem begünstigt eine solche Überwachung eine weitgehend automatisierte Ausgestaltung einer Fertigungsanlage, insbesondere eines Presswerks („Smart Press Shop“).
-
Bei dem Werkzeug handelt es sich insbesondere um ein Presswerkzeug. Das Werkzeug kann auf dem Pressentisch, insbesondere auf einer Aufspannfläche für das Werkzeug, abgesetzt werden und mit dem Pressentisch zusammenwirken. Indem das Werkzeug bzw. Abschnitte hiervon mittels der Presse zusammengepresst werden, kann durch Umformen eines Rohmaterials oder Halbzeugs ein Werkstück hergestellt werden, bspw. ein Karosserieteil eines Fahrzeugs oder Kraftfahrzeugs.
-
Die Krananlage kann einen, zwei oder mehrere Kräne aufweisen. Der oder die Kräne dienen jeweils zur Handhabung eines Werkzeugs bzw. Presswerkzeugs mittels eines Werkzeuggreifers (der oder die Kräne weisen jeweils einen Werkzeuggreifer auf). Bei den Kränen kann es sich jeweils insbesondere um einen Prozesskran bzw. Werkzeugtransportkran handeln.
-
Der Werkzeuggreifer dient zum (unmittelbaren) Greifen des Werkzeugs bzw. Presswerkzeugs. Der Werkzeuggreifer weist mindestens zwei, vorzugsweise vier oder mehr, Greifarme auf, die mittels einer Betätigungseinrichtung in eine Greifstellung und eine Freigabestellung verbringbar sind. Die Greifarme können paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sein und aufeinander zu (Greifstellung) bzw. voneinander wegbewegt werden (Freigabestellung).
-
Bei dem (zu überwachenden) Umgebungsbereich handelt es sich insbesondere um einen Gefahrenbereich um den Pressentisch herum, bspw. um eine Aufspannfläche des Pressentischs für das Werkzeug. Der Gefahrenbereich kann sich je Pressentisch ca. 1,8 Meter um die Aufspannfläche des Pressentischs für das Werkzeug erstrecken (zu den Seiten des Pressentischs hin). Entlang der Höhenrichtung kann sich der Gefahrenbereich über einen Bereich von bis zu 500 Millimeter (≤ 500 Millimeter) ab Oberkante der Aufspannfläche des Pressentischs erstrecken.
-
Erfindungsgemäß ist an einer Stirnseite oder an beiden Stirnseiten des Werkzeuggreifers und/oder an den Längsseiten des Werkzeuggreifers als Sensor jeweils mindestens ein Sicherheits-Laserscanner, insbesondere ein 3D-Scanner, angeordnet. Die Sicherheits-Laserscanner können die Umgebung des Werkzeuggreifers erfassen, wobei dann, wenn sich der Werkzeuggreifer an einem Pressentisch befindet, die Umgebung des Pressentisches überwacht werden kann. Die Ausgestaltung als dreidimensional arbeitender Scanner (3D-Scanner) erlaubt die Erfassung von Objekten in einem dreidimensionalen Erfassungsbereich. Es kann jeweils ein Sicherheits-Laserscanner an der Stirnseite des Werkzeuggreifers angeordnet sein. Es können jeweils ein oder zwei Sicherheits-Laserscanner an der Längsseite des Werkzeuggreifers befestigt sein. Durch einen oder mehrere Sicherheits-Laserscanner kann der Pressentisch beim Überfahren mit dem Werkzeuggreifer erfasst werden. Die Sicherheits-Laserscanner können am Werkzeuggreifer befestigt sein und sich mit Werkzeuggreifer mitbewegen. Die Sicherheits-Laserscanner können unmittelbar oder mittels eines Auslegers am Werkzeuggreifer befestigt sein.
-
Erfindungsgemäß sind am Werkzeuggreifer zumindest zwei Sicherheits-Laserscanner vorgesehen, wobei die Steuerung derart eingerichtet ist, dass beim Verfahren des Werkzeuggreifers nur einer der Sicherheits-Laserscanner aktiviert wird bzw. aktiv ist, wobei, wenn dieser Sicherheits-Laserscanner den Pressentisch erfasst, auch die weiteren Sicherheits-Laserscanner aktiviert werden (bspw. können dann alle Sicherheits-Laserscanner aktiv sein). Dadurch kann der Pressentisch mit einem Sicherheits-Laserscanner erkannt werden, wobei erst dann, wenn die Überwachung des Umgebungsbereichs erfolgt, alle Sicherheits-Laserscanner aktiviert werden. Dies reduziert den Energieverbrauch und (wenn nur ein Sicherheits-Laserscanner aktiv ist) die in die Umgebung des Pressentisches emittierte Strahlung.
-
Vorzugsweise kann die Steuerung derart eingerichtet sein, dass, wenn der Werkzeuggreifer das Werkzeug aufnimmt, aufgenommen hat oder absetzt, bei Erfassung eines Objekts (Person oder Gegenstand) durch den Sensor im Umgebungsbereich ein optisches und/oder akustisches Warnsignal ausgegeben wird (bspw. mittels einer hierfür vorgesehenen Signalabgabeeinrichtung) und/oder dass der Werkzeuggreifer gestoppt wird. Mit anderen Worten kann die Handhabung des Werkzeugs, bspw. ein Verfahren des Werkzeuggreifers, ein Aufnehmen oder ein Absetzen des Werkzeugs gestoppt werden. Dies trägt dazu bei, dass im Gefahrenfall Verletzungen und Unfälle verhindert werden können.
-
Bei Eindringen in den Umgebungsbereich kann ein optisches und/oder akustisches Warnsignal ausgegeben werden (erste Stufe). Alternativ oder ergänzend kann der Handhabungsvorgang bzw. die Verfahrgeschwindigkeit des Werkzeuggreifers reduziert werden. Tritt das Objekt in einen Teilbereich (Kernbereich) des Umgebungsbereichs ein oder befindet es sich in diesem Teilbereich oder hält sich das Objekt über eine definierte Aufenthaltsdauer hinweg im Umgebungsbereich (bspw. außerhalb des Teilbereichs) auf (Überschreiten einer definierten Aufenthaltsdauer), wird der Handhabungsvorgang bzw. der Werkzeuggreifer gestoppt (zweite Stufe).
-
Vorzugsweise kann an der Presse als Sensor ein Sicherheits-Laserscanner, insbesondere ein 2D-Scanner, vorgesehen sein. Dadurch kann der Bereich um das Werkzeug herum (Umgebungsbereich) gegen Betreten und Aufenthalt von Objekten (Personen oder Gegenstände) in diesem Bereich überwacht werden. Diese Überwachung kann unabhängig davon erfolgen, ob sich der Werkzeuggreifer bzw. ein Werkzeug am Pressentisch befindet oder nicht. Pro Pressentisch können zwei Scanner je Seite vorgesehen sein. Der oder die Sensoren können ortsfest an der Presse angeordnet sein.
-
Vorzugsweise kann an einer Stirnseite oder an beiden Stirnseiten des Werkzeuggreifers als Sensor jeweils ein Sicherheits-Laserscanner, insbesondere ein 2D-Scanner, und/oder ein Radarsensor angeordnet sein. Durch den Sicherheits-Laserscanner kann eine von der Presse abgewandte Seite überwacht bzw. gesichert werden. Durch den Radarsensor kann an einer von der Presse abgewandten Seite ein Aufenthalt von Objekten (Personen oder Gegenstände) erkannt werden, insbesondere beim Aufnehmen und/oder Absetzen des Werkzeugs am Pressentisch. Eine Ausrüstung des Werkzeuggreifers mit Sensoren an beiden Stirnseiten hat den Vorteil, dass zu beiden Seiten der Presse (Pressentische auf einer Seite und auf der anderen Seite der Presse) die von der Presse abgewandte Seite eines Pressentisches überwacht werden kann. Die Sensoren können am Werkzeuggreifer befestigt sein und sich mit Werkzeuggreifer mitbewegen. Die Sensoren können unmittelbar oder mittels eines Auslegers am Werkzeuggreifer befestigt sein.
-
Vorzugsweise kann mindestens eine Projektionseinrichtung, insbesondere eine LED-Projektionseinrichtung, vorgesehen sein, die derart eingerichtet ist, dass eine optische Signalabgabe erfolgt (bspw. eine Visualisierung des sich nähernden Krans bzw. Werkzeuggreifers), wenn sich der Werkzeuggreifer dem Pressentisch nähert, bspw. in den Umgebungsbereich eindringt. Dies erhöht die Sicherheit, da ein anfahrender Kran bzw. Werkzeugträger frühzeitig durch Personen erkannt werden kann.
-
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
-
Das Verfahren dient zum Betreiben einer Fertigungsanlage, vorzugsweise einem Presswerk, zur Herstellung von Werkstücken mittels Umformung nach einem der voranstehenden Aspekte. Dabei wird mindestens ein Werkzeug (Presswerkzeug) mittels einem Kran mit einem Werkzeuggreifer gehandhabt. Beim Absetzen des Werkzeugs auf einem Pressentisch einer Presse oder beim Aufnehmen des Werkzeugs von dem Pressentisch wird ein Umgebungsbereich des Pressentischs mittels mindestens einem Sensor überwacht. Wenn der Sensor erfasst, dass ein Objekt (Person oder Gegenstand) in den Umgebungsbereich eindringt oder sich in dem Umgebungsbereich aufhält, wird ein optisches und/oder akustisches Warnsignal ausgegeben oder der Werkzeuggreifer wird gestoppt.
-
Hinsichtlich der hiermit erzielbaren Vorteile wird auf die diesbezüglichen Ausführungen zur Fertigungsanlage verwiesen. Zur weiteren Ausgestaltung des Verfahrens können die im Zusammenhang mit der Fertigungsanlage erläuterten und/oder nachfolgend beschriebenen Maßnahmen dienen.
-
Vorzugsweise kann der Sensor, wenn der Werkzeuggreifer zum Pressentisch verfahren wird, den Pressentisch erfassen, wobei weitere Sensoren zur Überwachung des Umgebungsbereichs aktiviert werden. Somit werden die weiteren Sensoren erst dann aktiviert, wenn die Überwachung des Umgebungsbereichs erfolgt. Dies reduziert den Energieverbrauch und (wenn nur ein Sensor aktiv ist) die in die Umgebung der Presse emittierte Energie, bspw. die emittierte Strahlung.
-
Vorzugsweise kann, wenn das Objekt (Person oder Gegenstand) in den Umgebungsbereich eindringt oder sich in diesem aufhält, die Verfahrgeschwindigkeit des Werkzeuggreifers reduziert werden und/oder es kann der Werkzeuggreifer dann gestoppt werden, wenn das Objekt in einen Teilbereich (Kernbereich) des Umgebungsbereichs eintritt oder sich in dem Teilbereich befindet oder wenn sich das Objekt über eine definierte Aufenthaltsdauer hinweg im Umgebungsbereich aufhält (Überschreiten einer definierten Aufenthaltsdauer). Somit erfolgt nicht zwingend eine Abschaltung oder ein Stoppen des Werkzeuggreifers, sondern es kann eine zweistufige Reaktion erfolgen. Dies begünstigt die Effizienz der Fertigungsanlage.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, wobei gleiche oder funktional gleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind, ggf. jedoch lediglich einmal. In der Zeichnung zeigt:
- 1 schematisch eine Fertigungsanlage in einer Seitenansicht;
- 2 schematisch eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Fertigungsanlage aus 1; und
- 3a,b ein Anfahren eines Pressentisches mit dem Werkzeuggreifer der Fertigungsanlage aus 2.
-
In 1 ist schematisch eine Seitenansicht einer Fertigungsanlage 10 dargestellt. Bei der Fertigungsanlage 10 zur Herstellung von Werkstücken mittels Umformung kann es sich bspw. um ein Presswerk handeln.
-
Die Fertigungsanlage 10 weist eine Presse 12 mit mindestens einem Pressentisch 14, mindestens ein Werkzeug 16 (Presswerkzeug 16) für den Pressentisch 14 und eine Krananlage mit mindestens einem Kran (jeweils nicht gezeigt) mit einem Werkzeuggreifer 18 zum Greifen des Werkzeugs 16 auf. Im Beispiel ist an der Presse 12 und an dem Werkzeuggreifer 18 jeweils mindestens ein Sensor 20, 34, 36 zur Überwachung eines Umgebungsbereichs angeordnet. Die Sensoren 20, 34, 36 sind drahtlos oder drahtgebunden mit einer Steuerung für den Kran und/oder die Krananlage verbunden (nicht dargestellt).
-
Der Werkzeuggreifer 18 dient zum unmittelbaren Greifen des Werkzeugs 16 bzw. Presswerkzeugs 16. Der Werkzeuggreifer 18 weist vier Greifarme 24 auf (nur zwei Greifarme 24 sind erkennbar), die mittels einer Betätigungseinrichtung in eine Greifstellung (Werkzeug 16 wird ergriffen) und eine Freigabestellung (Werkzeug 16 wird freigegeben) verbringbar sind (nicht dargestellt). Die Greifarme 24 sind paarweise einander gegenüberliegend angeordnet und können aufeinander zu (Greifstellung) und voneinander wegbewegt werden (Freigabestellung).
-
Bei dem (zu überwachenden) Umgebungsbereich 26 handelt es sich insbesondere um einen Gefahrenbereich um den Pressentisch 14 herum, bspw. um eine Aufspannfläche 28 des Pressentischs 14 für das Werkzeug 16.
-
Die Steuerung (nicht gezeigt) ist derart eingerichtet, dass, wenn der Werkzeuggreifer 18 das Werkzeug 16 aufnimmt, aufgenommen hat oder absetzt, bei Erfassung eines Objekts (Person oder Gegenstand) durch einen der Sensoren 20, 34, 36 im Umgebungsbereich 26 ein optisches und/oder akustisches Warnsignal ausgegeben wird, bspw. mittels einer hierfür vorgesehenen Signalabgabeeinrichtung (nicht dargestellt), und/oder dass der Werkzeuggreifer 18 gestoppt wird.
-
Im Beispiel ist an der Presse 12 als Sensor ein Sicherheits-Laserscanner 20, ausgebildet als 2D-Scanner, vorgesehen. Dadurch kann der Bereich um das Werkzeug 16 herum (Umgebungsbereich 26) gegen Betreten und Aufenthalt von Objekten (Personen oder Gegenstände) überwacht werden (vgl. Erfassungsbereich 22).
-
Im Beispiel sind an beiden Stirnseiten 30, 32 des Werkzeuggreifers 18 als Sensor jeweils ein Sicherheits-Laserscanner 34, ausgebildet als 2D-Scanner, und ein Radarsensor 36 angeordnet. Durch den Sicherheits-Laserscanner 34 kann eine von der Presse 12 abgewandte Seite des Pressentischs 14 überwacht bzw. gesichert werden (vgl. Erfassungsbereich 35). Durch den Radarsensor 36 kann an einer von der Presse 12 abgewandten Seite ein Aufenthalt von Objekten (Personen oder Gegenstände) erkannt werden (vgl. Erfassungsbereich 37), insbesondere beim Aufnehmen und/oder Absetzen des Werkzeugs 16 am Pressentisch 14. Die Sensoren 34, 36 sind am Werkzeuggreifer 18 befestigt und bewegen sich mit Werkzeuggreifer 18 mit. Die Sensoren 34, 36 sind im Beispiel jeweils mittels eines Auslegers 38 am Werkzeuggreifer befestigt.
-
Optional kann mindestens eine Projektionseinrichtung, insbesondere eine LED-Projektionseinrichtung, vorgesehen sein, die derart eingerichtet ist, dass eine optische Signalabgabe erfolgt (bspw. eine Visualisierung des sich nähernden Krans bzw. Werkzeuggreifers 18), wenn sich der Werkzeuggreifer 18 dem Pressentisch 14 nähert, bspw. in den Umgebungsbereich 26 eindringt (nicht dargestellt).
-
2 zeigt eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Fertigungsanlage 10, wobei gleiche oder funktional gleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
-
Abweichend von der oben beschriebenen Ausgestaltung ist vorliegend an beiden Stirnseiten 30, 32 des Werkzeuggreifers 18 und an den Längsseiten 40 des Werkzeuggreifers 18 als Sensor jeweils mindestens ein Sicherheits-Laserscanner 44, ausgebildet als 3D-Scanner, angeordnet. Im Beispiel ist an den Stirnseiten 30, 32 jeweils ein Sicherheits-Laserscanner 44 angeordnet und an den Längsseiten 40 können jeweils zwei Sicherheits-Laserscanner 44 angeordnet sein (nur eine Längsseite 40 dargestellt). Die Sicherheits-Laserscanner 44 weisen jeweils einen dreidimensionalen Erfassungsbereich 46 auf. Die Sicherheits-Laserscanner 44 können jeweils mittels eines Auslegers 48 am Werkzeuggreifer 18 befestigt sein. Auf einen Sensor an der Presse 12 kann hier verzichtet werden.
-
Die Steuerung (nicht dargestellt) ist derart eingerichtet, dass beim Verfahren des Werkzeuggreifers 18 nur einer der Sicherheits-Laserscanner 44' aktiviert wird bzw. aktiv ist (vgl. 3a), wobei wenn dieser Sicherheits-Laserscanner 44' den Pressentisch 14 erfasst, auch die weiteren Sicherheits-Laserscanner 44 aktiviert werden (im Beispiel sind dann alle Sicherheits-Laserscanner 44 aktiv; vgl. 3b).
-
Die 3a und 3b zeigen ein Anfahren eines Pressentisches 14 mit dem Werkzeuggreifer 18 der Fertigungsanlage 10 gemäß 2. Zur besseren Übersicht ist an der Längsseite 40 des Werkzeuggreifers 18 nur ein Sicherheits-Laserscanner 44 dargestellt.
-
Mit dem Werkzeuggreifer 18 wird mit gegriffenem Werkzeug 16 bzw. Presswerkzeug 16 der Pressentisch 14 angefahren (vgl. 3a). Der Pressentisch 14' ist bereits mit einem Werkzeug 16' bestückt. Auf dem Pressentisch 14" befindet sich (noch) kein Werkzeug. Beim Verfahren des Werkzeuggreifers 18 ist im Beispiel nur ein Sicherheits-Laserscanner 44' aktiv, wobei der Sicherheits-Laserscanner 44' dann, wenn der Pressentisch 14 überfahren wird, diesen (sensorisch) erfasst (vgl. Erfassungsbereich 46' in 3a).
-
Sobald der Sicherheits-Laserscanner 44' den Pressentisch 14 erfasst, werden die weiteren Sicherheits-Laserscanner 44 aktiviert (vgl. 3b). Somit kann der Umgebungsbereich 26 des Pressentischs 14 überwacht werden.
-
Das Verfahren zum Betreiben einer Fertigungsanlage 10 kann ablaufen wie oben beschrieben.
