DE19749633B4 - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung zum Fertigen und/oder Montieren eines Werkstücks, mit einem Vorrichtungsgestell mit einer Bewegungseinrichtung, an der mehrere Werkstückträger angeordnet sind, die bezüglich am Vorrichtungsgestell feststehend angeordneten Arbeitsmodulen und Zubringeinrichtungen getaktet bewegbar sind.
- Solche Fertigungs- und/oder Montagevorrichtungen sind in Form von Rundtaktanlagen mit einem die Werkstückträger fördernden Drehteller als Bewegungseinrichtung wie auch als Lineartaktanlagen mit einer entsprechenden linearen, die Werkstückträger bewegenden Förderstrecke ausgebildet. Sie kommt überall dort zum Einsatz, wo maschinell in mehreren Fertigungs- oder Montagestufen ein Gegenstand herzustellen ist, beispielsweise bei der Herstellung elektrotechnischer oder elektromechanischer Bauteile, feinmechanischer Werkstücke oder auch im pharmazeutischen Bereich wie auch in der Automobilindustrie. Bei diesen Anlagen wird das Werkstück kontinuierlich zusammengesetzt oder hergestellt, wozu es getaktet zu den jeweiligen Arbeitsmodulen und Zubringeinrichtungen gebracht wird, welche einen der Arbeitsreihenfolge entsprechenden Arbeitsschritt durchführen beziehungsweise das der Arbeitsreihenfolge entsprechend erforderliche Bauteil oder dergleichen zubringen. Als Arbeitsmodule können hier beispielsweise Handlingeinrichtungen in Form von Zangen und Greifern zum Einsatz kommen, gleichermaßen sind auch Schraub-, Schweiß- oder Löteinrichtungen wie auch Präge- oder Druckeinrichtungen verwendbar. Bei der Zubringeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Bauteilfördereinrichtung handeln, gleichermaßen auch um eine Stapeleinheit oder ein Stanzband mit einer entsprechenden Stanzeinrichtung, um aus einem Bauteilband die erforderlichen Komponenten herauszustanzen, welche anschließend mit dem Arbeitsmodul zu verarbeiten sind. Dabei sind die Anlagen in ihrem Aufbau und Ausbildung einzig zur Fertigung desjenigen Werkstückes, für welches sie konzipiert wurden, ausgebildet, das heißt, sämtliche Komponenten sind entsprechend den jeweils durchzuführenden Arbeitsschritten beziehungsweise den zu verarbeitenden Teilen etc. gefertigt. Das heißt, daß für unterschiedliche Werkstücke jeweils eine separate Vorrichtung vorgesehen sein muß. Ein Umrüsten der bekannten Anlagen im Falle einer Änderung des Werkstückaufbaus oder dergleichen ist nicht oder nur mit großem Aufwand möglich. Für den Betreiber derartiger Anlagen bedeutet dies ein hohes Maß an Unflexibilität, da er hinsichtlich der herzustellenden Werkstücke weitgehend mit den vorhandenen Vorrichtungen festgelegt ist und im Falle einer Änderung der Werkstücke oder dergleichen eine neue Vorrichtung anschaffen oder unter hohen Investitionskosten die Umrüstung vornehmen muß. Dies gilt auch in dem Fall, daß ein Werkstück nicht mehr hergestellt wird und insoweit die Anlage nicht mehr betrieben wird.
- Aus
DE 41 11 545 A1 ist ein Rundtaktautomat beschrieben, bei dem die Werkstückträger austauschbar sind. Der Befestigungsmechanismus für die Werkstückträger am Drehteller ist dabei sehr komplex aufgebaut. Er besteht aus einem unterhalb des Werkstückträgers angeordneten Trägerhalter mit einem Steilkegelzapfen. Am Drehteller sind in bestimmten Abständen als Innenkonus ausgebildete Zapfenaufnahmen vorgesehen, in die der Steilkegelzapfen eingesetzt wird und unterseitig heraustritt. Am unteren Ende des Trägerhalters ist eine Umfangsnut vorgesehen, die mit einem Einzugsbolzen begrenzt ist. Unterhalb des Drehtellers ist ein Spannmechanismus vorgesehen, welcher in den freistehenden Bereich des Steilkegelzapfens angreift und den Trägerhalter in der konischen Zapfenaufnahme fixiert. Der Spannmechanismus weist einen federbelasteten Schwenkhebel auf, an dem ein gabelförmiges Kupplungsteil zwischen zwei Stellungen hin und her verschiebbar gelagert ist. Dieses gabelförmige Kupplungsteil ist so ausgebildet und kann so verschoben werden, dass es in die Umfangsnut des Steilkegelzapfens eingreift und diesen dort verspannt. Zum Lösen des über Federdruck verspannten Kupplungsteils ist am Spannhebel eine Kurvenrolle vorgesehen, die auf eine an einem der Auswechslung dienenden pneumatisch betätigten Hubbalken aufläuft. Über eine weitere Kurvenrolle erfolgt die horizontale Verschiebung des Kupplungsorgans wenn dieses durch Entlastung des Spannhebels freigegeben ist. - Aus dem Buch von S. Hesse "Montagemaschinen", erschien im Vogel-Verlag, 1993, Seiten 50–65 und 98–109, sind drei Wechselsysteme zum Wechseln von Montagewerkzeugen wie auch Halte- beziehungsweise Spannvorrichtungen zum Fixieren von Montagebasisteilen bekannt. Die Halte- beziehungsweise Spannvorrichtungen werden dem Basisteil angepasst und sind forminvariant. Auch die Verwendung von formvariablen Vorrichtungen sind in dieser Druckschrift beschrieben. Als Haltevorrichtungen können beispielsweise austauschbare Spannzangen, durch Umformung hergestellte Formnester, Abdrücke von Werkstücken durch Einschäumen und spangebend hergestellte Formen verwendet werden. Als formvariable Haltevorrichtungen nutzt man einstellbare Lamellenkissen, stellbare Schienen oder setzbare modulare Formstücke.
- Schließlich ist aus
EP 0 261 261 A1 eine Bearbeitungsmaschine mit einer Vorrichtung zum Wechseln eines Werkzeugträgers bekannt, wobei an einem Wechselring eine oder mehrere Werkzeugträger angeordnet und mit diesen und mit einer Antriebseinheit sowie einen Hilfsschlitten von einer Aufnahmestellung in die Bearbeitungsstellung und umgekehrt verfahrbar sind. - Der Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, eine Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung anzugeben, welche ein schnelles und einfaches Umrüsten ohne großen Aufwand ermöglicht, so daß es möglich ist, bei entsprechenden Änderungen im Werkstück oder im Produktionsablauf oder dergleichen die Anlage sofort umstellen zu können, wie auch die Möglichkeit gegeben werden soll, eine Vorrichtung mühelos zur Fertigung/Montage eines anderen, neuen Werkstücks umzurüsten.
- Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Werk stückträger und die Arbeitsmodule und die Zubringeinrichtungen mittels für die Werkstückträger und die Arbeitsmodule und die Zubringeinrichtungen jeweils gleich ausgebildeten Wechselbefestigungseinrichtungen in Form einer Steck-Rast-Verbindung derart lösbar und austauschbar befestigt oder befestigbar sind, daß zum Umrüsten der Vorrichtung lediglich die zu verändernden Werkstückträger und Arbeitsmodule und Zubringeinrichtungen am eine Grundeinheit bildenden Vorrichtungsgestell auszutauschen sind, wobei die Steck-Rast-Verbindung mit einem am Vorrichtungsgestell und an der Bewegungseinrichtung angeordneten ersten Teil und einem am Werkstückträger, am Arbeitsmodul und an der Zubringeinrichtung angeordneten zweiten Teil ausgebildet sind, und wobei die Wechselbefestigungseinrichtung einen an einem Teil vorgesehenen, mittels eines Betätigungselements bewegbaren Rastzapfen und eine am anderen Teil ausgebildete Zapfenaufnahme umfaßt.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist modular aufgebaut bestehend aus einem standardisierten und für alle Vorrichtungen gleichen Vorrichtungsgestell, das eine Grundeinheit bildet, welche entsprechend auf- oder nachgerüstet wird. Die im Rahmen der Nachrüstung gegebenenfalls zu wechselnden Komponenten sind mit besonderem Vorteil mittels für die jeweilige Komponenten standardisierten Schnellwechselbefestigungseinrichtungen am Vorrichtungsgestell befestigbar. Im Bedarfsfall werden einfachst diese Wechselbefestigungseinrichtungen gelöst und infolge der Standardisierung dieser Befestigung das neue Element eingesetzt und befestigt, wonach dieser Umrüstungsschritt beendet ist. Am Vorrichtungsgestell selbst sind keinerlei Tätigkeiten vorzunehmen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht also mit besonderem Vorteil sowohl bei Rundtakt- wie auch bei Lineartaktanlagen ein einfaches und schnelles Umrüsten ohne schwierige und komplizierte Umrüstarbeiten. Dieses System kann erfindungsgemäß auch bei der Befestigung einer Arbeitseinheit am Arbeitsmodul beziehungsweise einer Zubringeinheit an der Zubringeinrichtung zum Einsatz kommen, so daß auch diese Einheiten mühelos im Bedarfsfall ausgetauscht werden können.
- Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn erfindungsgemäß die Wechselbefestigungseinrichtungen als Steck-Rast-Verbindung mit einem am Vorrichtungsgestell beziehungsweise der Bewegungseinrichtung angeordneten ersten Teil und einem am Werkstückträger, dem Arbeitsmodul und der Zubringeinrichtung, gegebenenfalls der Arbeitseinheit beziehungsweise der Zubringeinheit angeordneten zweiten Teil ausgebildet sind, wobei sich hier als besonders vorteilhaft eine Schwalbenschwanzverbindung erwiesen hat. Diese Steck-Rast-Verbindung ermöglicht es mit besonderem Vorteil, das auszutauschende Element einfachst durch Lösen der Rastverbindung abzuziehen und das neue Element durch einfaches Einstecken und Verschieben bis zum Verrasten zu befestigen. Infolge dieser erfindungsgemäßen Ausbildung der Befestigungseinrichtung ist die richtige Positionierung stets vorgegeben. Nach Herstellen der Verbindung ist der jeweilige Umrüstungsschritt beendet. Insbesondere die Schwalbenschwanzverbindung läßt hier ein einfaches und sicheres Arbeiten zu. Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn die Steck-Rast-Verbindung als selbsthemmende Verbindung ausgebildet ist, um ein unbeabsichtigtes Lösen der Verbindung zu vermeiden.
- Erfindungsgemäß weist die Wechselbefestigungseinrichtung einen an einem Teil, mittels eines Betätigungselements bewegbaren Rastzapfen und eine am anderen Teil ausgebildete Zapfenaufnahme auf. In einer einfachsten Ausführung kann hier der Rastzapfen als Steckzapfen mit einem entsprechenden Angriffsabschnitt ausgebildet sein, der beim Ineinanderschieben der Teile in die entsprechende Zapfenaufnahme eingesteckt wird. Besonders vorteilhaft jedoch ist es, wenn das Betätigungselement ein manuell gegen eine Rückstellkraft zu betätigender Druckbolzen ist, an welchem der Rastzapfen bewegungsgekoppelt gelagert ist. Die Bewegungskopplung kann erfindungsgemäß mittels eines am Rastzapfen vorgesehenen und in eine am Betätigungselement ausgebildete Führungsnut eingreifenden Lagerzapfens realisiert sein. Eine gleichermaßen wirkungsvolle und selbsthemmende Alternative kann vorsehen, daß die Bewegungskopplung mittels eines über einen Lagerzapfen am Betätigungselement gelagerten Kniehebels, dessen Enden am jeweiligen Teil beziehungsweise am Rastzapfen gelagert sind, gebildet ist.
- Die Wechselbefestigungseinrichtung kann erfindungsgemäß ferner derart ausgebildet sein, daß das jeweilige zu befestigende Element in mehreren Befestigungspositionen positionierbar ist, wozu lediglich entsprechend mehrere Rastaufnahmen vorgesehen sein müssen. Dies schafft insbesondere beim Umrüsten auf neue Komponenten mehr Möglichkeiten hinsichtlich der Ausrichtung derselben. Dabei hat es sich besonderes zweckmäßig erwiesen, wenn an den Arbeitsmodulen und/oder den Zubringeinrichtungen Justiermittel zum Einrichten der Arbeitsmodule und/oder deren Arbeitseinheiten und/oder der Zubringeinrichtungen und/oder deren Zubringeinheiten vorgesehen sind, wobei diese Justiermittel vorteilhaft eine Verstellspindel zum Bewegen der Rastaufnahme umfassen. Bei dieser Ausführungsform kann die Rastaufnahme bewegt werden, wodurch sich das ganze jeweilige Element bezüglich des ersten Teils am Vorrichtungsgestell bewegen läßt. Dies ist insbesondere in dem Fall von Vorteil, wenn bei der Zubringeinrichtung lediglich die Zubringeinheit ausgetauscht wird, um auf diese Weise die Zubringeinheit der Abnehmerposition nachführen zu können, da die Abnehmer fest an der in diesem Fall nicht ausgetauschten Zubringeinrichtung angeordnet sind und das Oberteil bezüglich der Abnehmerposition nachgeschoben werden muß.
- Als besonderes vorteilhaft im Hinblick auf einen einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat es sich erwiesen, wenn zumindest ein Teil der Arbeitsmodule und/oder ein Teil der Zubringeinrichtungen jeweils lösbar mit einem für die Arbeitsmodule und/oder Zubringeinrichtungen gemeinsamen Antrieb verbunden beziehungsweise verbindbar sind. Selbstverständlich ist alternativ hierzu ein jeweils komponenteneigener Antrieb, welcher über die elektronische Steuerungseinrichtung gesteuert werden kann, denkbar. Im Falle eines gemeinsamen Antriebs kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß am Vorrichtungsgestell mehrere den jeweiligen Arbeitsmodulen beziehungsweise Zubringeinrichtungen zugeordnete, mit dem Antrieb gekoppelte Antriebskupplungen vorgesehen sind, mit welchen die Arbeitsmodule beziehungsweise die Zubringeinrichtungen lösbar ver bindbar sind. Dabei kann erfindungsgemäß die den Zubringeinrichtungen zugeordneten Antriebskupplungen als Winkelgetriebe ausgebildet sein, an welche einfachst die Zubringeinrichtung mit ihrem entsprechenden Kupplungsteil angeschlossen wird. Im Falle der Arbeitsmodule können die Arbeitskupplungen gegebenenfalls mehrere über den Antrieb bewegbare Kupplungsaufnahmen, in oder an denen entsprechende Kupplungselemente der Arbeitsmodule festlegbar sind, umfassen. Bei diesen Kupplungsaufnahmen kann es sich beispielsweise um horizontal angeordnete hinterschnittene Kupplungsringe handeln, welche mittels des Antriebs vertikal bewegbar sind, und in welche die entsprechenden Kupplungselemente der Arbeitsmodule einfachst eingesteckt werden können.
- Im Hinblick darauf, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein einfaches Auswechseln auch der Werkstückträger möglich ist, ist es selbstverständlich möglich, nur so viele Werkstückträger vorzusehen, wie tatsächlich Arbeitsschritte vorzunehmen sind. Das heißt, es sind Bereiche möglich, in denen keine Werkstückträger vorhanden sind. Hier hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mindestens ein feststehendes Sensorelement zur Erfassung der daran vorbeibewegten Werkstückträger vorgesehen ist, wobei der Betrieb der Arbeitsmodule und/oder der Zubringeinrichtungen in Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses gesteuert wird. Dies kann derart sein, daß bei Erfassung eines fehlenden Werkstückträgers dessen arbeits- beziehungsweise bewegungstaktbezogene Position in der den Arbeitsbetrieb des Arbeitsmoduls beziehungsweise der Arbeitseinheit und/oder der Zubringeinrichtung beziehungsweise der Zubringeinheit steuernden Steuereinrichtung gespeichert wird und mit jedem Bewegungstakt der Arbeitsbetrieb des Arbeitsmoduls beziehungsweise der Arbeitseinheit und/oder der Zubringeinrichtung beziehungsweise der Zubringeinheit der nachfolgend zu erreichenden oder bereits erreichten Position unterbrochen wird. Dies geschieht dabei derart, daß lediglich in die pneumatische Bewegungssteuerung beispielsweise des Greifers oder der Zange oder aber der Zubringeinheit eingegriffen wird, und so die eigentliche Arbeitstätigkeit unterbrochen wird. Der eigentliche Bewegungsablauf beispielsweise des Arbeitsmoduls, welches zum Beispiel in Richtung der Zubringein heit verfährt und wieder zurückkehrt, und welcher über den gemeinsamen Antrieb ohnehin zwangsgesteuert ist, wird dabei nicht unterbrochen. Auf diese Weise wird also erreicht, daß tatsächlich nur dort gearbeitet wird, wo es erforderlich ist.
- Im Hinblick auf die Auswechselbarkeit insbesondere der Werkstückträger kann mitunter das Problem auftreten, daß ein Werkstückträger nicht vollständig eingerastet ist. Beim Bewegen der Werkstückträger kann dieser nun an einem Gestellteil oder dergleichen anstoßen. Ein Weiterbewegen würde im günstigsten Fall lediglich zur Zerstörung des Werkstückträgers führen. Um dem vorzubeugen kann erfindungsgemäß im Antriebsstrang zwischen dem Antrieb und der Bewegungseinrichtung für die Werkstückträger eine Sicherheitskupplung vorgesehen sein, die im Bedarfsfall, insbesondere bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmoments den Antriebsstrang trennt, wobei dieser eine Bremse nachgeschaltet ist, die bei getrennter Sicherheitskupplung die Bewegungseinrichtung blockiert. Dabei kann ein weiteres Sensorelement vorgesehen sein, welches kontinuierlich die Lage eines beweglichen Teils der Sicherheitskupplung erfaßt und mit der elektromagnetischen Bremse in Steuerverbindung steht, wobei die Steuerung der Bremse in Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses erfolgt. Das heißt, die Bremse wird automatisch dann gelöst, wenn das bewegliche Teil wieder in der korrekten, einen fehlerfreien Arbeitsbetrieb zulassenden Position ist. Schließlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn erfindungsgemäß ein die Werkstückträger automatisch austauschendes Wechselmagazin vorgesehen ist, welches in geeigneter Position am Vorrichtungsgestell angeordnet wird und das automatisch die „alten" Werkstückträger gegen die „neuen" Werkstückträger austauscht.
- Neben der Fertigungs- und der Montagevorrichtung selbst betrifft die Erfindung ferner einen Werkstückträger, ein Arbeitsmodul sowie eine Zubringeinrichtung für die erfindungsgemäße Vorrichtung. Diese zeichnen sich jeweils dadurch aus, daß an ihnen ein zweites Teil vorgesehen ist, welches mit einem an der Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung vorgesehenen ersten Teil unter Bildung einer Steck- Rast-Verbindung lösbar verbindbar ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung in Form einer Rundtaktanlage, -
2 ,3 ,4 Schnittansichten der erfindungsgemäßen Wechselbefestigungseinrichtung in unterschiedlichen Perspektiven, -
5 eine Explosionsdarstellung der in1 gezeigten Vorrichtung, -
6 eine Teilschnittansicht eines an der Bewegungseinrichtung angeordneten Werkstückträgers mit einer Wechselbefestigungseinrichtung einer ersten Ausführungsform, -
7 eine Teilschnittansicht mehrerer an einer Bewegungseinrichtung angeordneter Werkstückträger mit einer Wechselbefestigungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform und -
8 Prinzipskizzen einer selbsthemmenden Wechselbefestigungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform. -
1 zeigt in Form einer Teilansicht eine erfindungsgemäße Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung. Diese besteht aus einem eine standardisierte Grundeinheit bildenden Vorrichtungsgestells2 , an dem integriert ein eine Bewegungseinrichtung3 bildender Drehteller angeordnet ist. An diesem Drehteller, welcher über einen nicht gezeigten, im unteren Teil des Vorrichtungsgestells2 angeordneten motorischen Antrieb z. B. in Form eines Kurvenscheibenantriebs rotierend antreibbar ist, sind randseitig mehrere Werkstückträger4 angeordnet. An beziehungsweise in diesen Werkstückträgern4 erfolgt die Fertigung/Montage des jeweiligen Werkstücks. Um dies zu ermöglichen sind an einer am Vorrichtungsgestell2 vorgesehenen Befestigungsaufnahme5 feststehend mehrere Zubringeinrichtungen6 bestehend aus einem Unterbauteil7 sowie einer Zubringeinheit8 vorgesehen. Mit einer derartigen Zubringeinrichtung ist es möglich, am Werkstückträger4 zu verbauende Bauteile in die entsprechende, für eine Weiterbearbeitung erforderliche Position zu bringen. Bei diesen Zubringeinrichtungen kann es sich beispielsweise um eine Fördereinrichtung wie im gezeigten Ausführungsbeispiel handeln, gleichermaßen kann sie auch als Stapeleinheit oder als Stanzeinrichtung zum Ausstanzen der Bauteile aus einem Stanzband ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Zubringeinrichtung6 mittels einer lösbaren Antriebsverbindung9 mit einer Antriebskupplung10 in Form eines Winkelgetriebes11 , welches in Antriebsverbindung mit dem nicht gezeigten Antrieb steht, gekuppelt. Auf diese Weise wird die Zubringeinheit8 , die im gezeigten Beispiel die Gegenstände aus einer Vielzahl derselben aufnehmenden Aufnahme an die Abnahmepositition heranfördert, angetrieben. - An einem am Vorrichtungsgestell
2 angeordneten, oberhalb des Drehtellers befindlichen Aufbauteller12 ist ein Arbeitsmodul13 vorgesehen, an dem eine Arbeitseinheit14 , im gezeigten Beispiel ein Greifer, angeordnet ist. Mittels dieses bewegbaren Greifers (vgl. die beiden Doppelpfeile) ist es möglich, im Bereich der Abnahmposition an der Zubringeinheit8 den angeförderten Gegenstand aufzunehmen, an den Werkstückträger4 zu fördern und dort zu verbauen. Anstelle dieses ein Bauteilhandling zulassenden Arbeitsmoduls13 kann das Arbeitsmodul auch als Schraub-, Löt- oder Schweißeinrichtung ausgebildet sein, welcher dann natürlich nicht unbedingt eine Zubringeinrichtung6 zugeordnet sein muß. Auch eine Ausbildung aus Druck- oder Prägeeinrichtung ist möglich. Hier sind keinerlei Grenzen gesetzt. Das Arbeitsmodul13 ist, wie beschrieben, bodenseitig am Auf bauteller12 angeordnet. Mittels eines Trägers15 ist das Arbeitsmodul13 des weiteren an einem gestellseitig vorgesehenen Deckel16 befestigt, was zu einer stabilen Anordnung führt. Die Bewegung des Arbeitsmoduls13 mitsamt der Arbeitseinheit14 in x- und y-Richtung erfolgt mittels einer Antriebseinrichtung17 . Diese besteht im gezeigten Beispiel aus einer Hubstange18 , welche mit dem nicht gezeigten motorischen Antrieb gekoppelt ist und die in vertikaler Richtung bewegt werden kann. An der Hubstange18 sind im gezeigten Beispiel zwei Kupplungsaufnahmen19 in Form von Hubtellern angeordnet, welche vertikal bewegbar sind. In diesen Kupplungsaufnahmen sind über Hebel20 an dem Arbeitsmodul13 angeordnete Kupplungselemente21 bewegbar und lösbar aufgenommen. Bewegt sich nun die Hubstange18 samt Kupplungsaufnahme19 vertikal, so führt dies infolge der entsprechenden Hebelanordnung an dem Arbeitsmodul13 dazu, daß dieses vertikal und horizontal bewegt wird, damit also auch die Arbeitseinheit14 . Die eigentliche Arbeitssteuerung der Arbeitseinheit14 (wie auch gegebenenfalls bei entsprechender Ausgestaltung der Zubringeinrichtung8 ) erfolgt über ein nicht gezeigtes pneumatisches System, welches also beispielsweise zum Öffnen und Schließen des Greifers oder dergleichen dient. - Wie in
1 gezeigt, ist der Werkstückträger4 , die Zubringeinrichtung6 und das Arbeitsmodul13 über Wechselbefestigungseinrichtungen22 , die nachfolgend noch näher beschrieben werden, lösbar am Vorrichtungsgestell2 beziehungsweise an der Bewegungseinrichtung3 angeordnet. Dies ermöglicht es, diese Komponenten mühelos durch einfaches Lösen dieser Wechselbefestigungseinrichtung22 , die als selbsthemmende Steck-Rast-Verbindung ausgebildet ist, vom Vorrichtungsgestell2 zu trennen und an einer beliebigen, entsprechenden Befestigungseinrichtung wieder anzuordnen. Infolge des soweit standardisierten Aufbaus hinsichtlich der Befestigung der jeweiligen Komponenten am ebenfalls eine standardisierte Grundeinheit bildenden Vorrichtungsgestell ist es insoweit auch möglich, ein beliebiges anderes Arbeitsmodul beziehungsweise eine andere Zubringeinrichtung oder einen anderen Werkstückträger im Rahmen der Umrüstung der Vorrichtung zur Fertigung/Montage eines anders ausgebildeten Werkstücks anzubringen, wozu die jeweilige Komponente lediglich mittels der nachfolgend noch beschriebenen Wechelbefestigungseinrichtung anzubringen ist. Wie5 , in der die Lösbarkeit der jeweiligen Komponenten dargestellt ist, ferner zeigt, ist es ebenfalls möglich (wenngleich nicht explizit dargestellt) die Zubringeinheit8 sowie die Arbeitseinheit14 ebenfalls mittels einer derartigen Wechselbefestigungseinrichtung lösbar und austauschbar zu lagern, so daß im Bedarfsfall nur noch diese Komponenten ausgetauscht werden müssen. Die Austauschbarkeit ist durch die gestrichelt dargestellte Zubringeinheit beziehungsweise Arbeitseinheit angedeutet. -
1 zeigt ferner prinzipiell die im Antriebsstrang integrierte Sicherheitskupplung43 . Sie umfaßt ein bewegliches Teil44 , welches bei Überschreiten eines bestimmten Drehmoments seine Position ändert, was von einem Sensorelement45 erfaßt wird. Über dieses wird eine elektromagnetische Bremse46 gesteuert, die sofort eingreift und ein Weiterbewegen verhindert. - In den
2 bis4 ist eine erfindungsgemäße Wechselbefestigungseinrichtung gezeigt, wobei hier das Grundprinzip dargestellt ist, wie es in soweit bei sämtlichen lösbaren Vorrichtungskomponenten zum Einsatz kommt. Die Wechselbefestigungeinrichtung22 besteht aus einem ersten Teil23 , welches am Vorrichtungsgestell beziehungsweise an der Bewegungseinrichtung beziehungsweise im Bedarfsfall der Zubringeinrichtung und dem Arbeitsmodul angeordnet ist. In dieses einzusetzen ist ein zweites Teil24 , welches an der jeweiligen Komponente angeordnet ist. In den2 bis4 ist diese exemplarisch dargestellt. Beide Teile23 ,24 bilden miteinander eine Schwalbenschwanzverbindung, wie insbesondere aus3 zu entnehmen ist. An der Schrägfläche25 des zweiten Teils24 ist eine Zapfenaufnahme26 ausgebildet, in welche ein bewegbarer Rastzapfen27 , welcher an dem ersten Teil23 angeordnet ist, einrasten kann. Der Rastzapfen27 weist einen Lagerzapfen28 auf, welcher in eine an einem Betätigungselement in Form eines Druckbolzens29 ausgebildete Führungsnut30 eingreift. Wie die2 und4 zeigen, ist der Druckbolzen29 gegen eine Feder31 beweglich gelagert. Zum Bewegen des Rastzapfens27 im und aus seinem Eingriff mit der Zapfenaufnahme26 ist der Druckbolzen29 entsprechend zu betätigen. Wird bei eingerastetem Rastzapfen (entsprechend der Stellung in2 ) der Druckbolzen29 betätigt, so wandert infolge der Verschiebung der Führungsnut30 der Lagerzapfen28 in der Führungsnut. Diese ist etwas gebogen gestaltet, was dazu führt, daß der Rastzapfen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Druckbolzens verschoben und aus seinem Eingriff mit der Rastaufnahme26 gebracht wird. Die Federkraft der dabei komprimierten Feder31 drängt den Druckbolzen29 nach Lösen der Gegenkraft wieder in die Ausgangsstellung zurück, was dazu führt, daß auch der Rastzapfen27 in Richtung des zweiten Teils24 gedrängt wird. Die Führungsnut30 in Verbindung mit dem Lagerzapfen28 sind dabei derart angeordnet und ausgebildet, daß eine selbsthemmende Befestigung erzielt wird, da es insoweit nicht möglich ist, daß ohne Betätigen des Druckbolzens29 der Rastzapfen aus seiner Eingriffsstellung unbeabsichtigt wandern kann, da der Lagerzapfen28 von der Führungsnut30 derart gegengelagert ist, daß ein Verschieben ohne Betätigen des Druckbolzens nicht möglich ist. - Soll nun eine der Komponenten der Vorrichtung ausgetauscht werden, wird lediglich die Rastverbindung durch Betätigen des Druckbolzens
29 gelöst, wonach das jeweils auszutauschende Teil einfach aus der Rastverbindung herausgezogen werden kann Das neue Bauteil wird in gleicher Weise einfachst durch Einschieben des zweiten Teils24 in das erste Teil23 eingesetzt und soweit verschoben, bis die beiden Rastelemente in Eingriff miteinander stehen. Dabei ist darauf hinzu weisen, daß das erste Bauteil23 , welches im gezeigten Beispiel einstückig ist, gleichermaßen auch zweistückig ausgebildet sein kann, derart, daß die die Schwalbenschwanzführung bewirkenden Teile des ersten Teils23 separate Führungswinkel oder -schienen sind. Wie bereits ausgeführt kommt eine derartige Wechselbefestigungseinrichtung an den in1 gezeigten Stellen zum Einsatz. - Die
6 und7 zeigen zwei Beispiele, wie die Wechselbefestigungseinrichtung im Bereich der Werkstückträger ausgebildet sein kann.6 zeigt eine erste Ausführungsform, wobei jedem Werkstückträger4 eine separate Wechselbefestigungseinrichtung22a zugeordnet ist. Diese ist wie bezüglich der2 bis4 beschrieben aufgebaut. Die Schrägflächen der beiden Teile23a ,24a verlaufen im wesentlichen geradlinig, wobei hier das erste Teil23a ein einstückiges Teil ist. - Anders die Modifikation (
22b ) gemäß7 . Dort sind die an der Bewegungseinrichtung3 angeordneten ersten Teile23b entsprechend länger ausgebildet. Jede Seitenkante bildet eine Führungsfläche für die Schwalbenschwanzverbindung. Das heißt, zwei nebeneinander geordnete erste Teile23b bilden jeweils die einander gegenüberliegenden Führungsflächen. Zwischen diesen beiden Teile23b ist der Werkstückträger4 einzuschieben, bis er entsprechend verrastet. Die Ausbildung der Schwalbenschwanzverbindung verjüngt sich in diesem Fall in Richtung des Einschubendes des Werkstückträgers, das heißt, es wird insoweit auch eine Einschubbegrenzung realisiert, als die beiden Anlageflächen der Teile23b ,24b bei hinreichend tiefem Einschieben aneinanderstoßen und nach Art einer Presspassung ein weiteres Einschieben verhindern. - Schließlich zeigt
8 eine zweite Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen selbsthemmenden Wechselbefestigungseinrichtung42 . Bei dieser kommt am ersten Teil32 eine Kniehebelverbindung zum Einsatz. Diese besteht aus einem Kniehebel33 , welcher mit seinem einen Ende34 am ersten Teil32 und mit seinem anderen Ende35 am Rastzapfen36 , welcher auch hier in eine entsprechende Rastaufnahme37 eines einzusetzenden Elements eingreift, gelenkig befestigt ist. Mittig ist der Kniehebel mittels eines Lagerzapfens38 in einer Durchbrechung39 des Druckbolzens40 , welcher auch hier gegen eine Feder41 bewegbar ist, gelagert. Die Arbeitsweise ist nun derart, daß bei Drücken des Druckbolzens40 (ausgehend von der in8 rechts gezeigten Position) die beiden Arme des Kniehebels33 um den Lagerzapfen38 verschwenkt werden, was dazu führt, daß der Rastzapfen36 etwas nach innen gezogen wird, wobei zu diesem Zweck der Lagerzapfen38 etwas in der Durchbrechung39 beweglich ist. Der Bewegungsablauf läuft umgekehrt, wenn der Druckbolzen40 entlastet wird. - Das erfindungsgemäße System beruht obigen Ausführungen zufolge einerseits auf dem Einsatz einer einfach zu bedienenden Schnellwechselbefestigungseinrichtung, und andererseits darauf, daß diese Schnellwechselbefestigungseinrichtungen für die jeweilige Komponentenart, die am Vorrichtungsgestell beziehungsweise der Bewegungseinrichtung oder aber an der Zubringeinrichtung oder dem Arbeitsmodul lösbar gelagert ist, in soweit identisch und standardisiert aufgebaut ist. Das heißt, ein neues Element besitzt ebenfalls die für dieses Element spezifische Befestigungskomponente, welche mit dem komplementären Befestigungsteil am Vorrichtungsgestell etc. kompatibel ist. Auf diese Weise ist eine einfache und beliebige Umrüstung möglich.
Claims (26)
- Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung zum Fertigen und/oder Montieren eines Werkstücks, mit einem Vorrichtungsgestell mit einer Bewegungseinrichtung, an der mehrere. Werkstückträger angeordnet sind, die bezüglich am Vorrichtungsgestell feststehend angeordneten Arbeitsmodulen und Zubringeinrichtungen getaktet bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückträger (
4 ) und die Arbeitsmodule (13 ) und die Zubringeinrichtungen (6 ) mittels für die Werkstückträger (4 ) und die Arbeitsmodule (13 ) und die Zubringeinrichtungen (6 ) jeweils gleich ausgebildeten Wechselbefestigungseinrichtungen (22 ,22a ,22b ,42 ) in Form einer Steck-Rast-Verbindung derart lösbar und austauschbar befestigt oder befestigbar sind, daß zum Umrüsten der Vorrichtung lediglich die zu verändernden Werkstückträger (4 ) und Arbeitsmodule (13 ) und Zubringeinrichtungen (6 ) am eine Grundeinheit bildenden Vorrichtungsgestell (2 ) auszutauschen sind, wobei die Steck-Rast-Verbindung mit einem am Vorrichtungsgestell (2 ) und an der Bewegungseinrichtung angeordneten ersten Teil und einem am Werkstückträger (4 ), am Arbeitsmodul (3 ) und an der Zubringeinrichtung (6 ) angeordneten zweiten Teil ausgebildet sind, und wobei die Wechselbefestigungseinrichtung (22 ,22a ,22b ,42 ) einen an einem Teil (23 ,23a ,23b ,32 ) vorgesehenen, mittels eines Betätigungselements bewegbaren Rastzapfen (27 ,36 ) und eine am anderen Teil ausgebildete Zapfenaufnahme (26 ,37 ) umfaßt. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine am jeweiligen Arbeitsmodul (
13 ) vorgesehene Arbeitseinheit (14 ) und/oder eine an der jeweiligen Zubringeinrichtung (6 ) vorgesehene Zubringeinheit (8 ) mittels einer für die Arbeitseinheit (14 ) und/oder die Zubringeinheit (8 ) jeweils gleich ausgebildeten Wechselbefestigungseinrichtungen (22 ,22a ,22b ,42 ) in Form einer Steck-Rast-Verbindung derart lösbar und austauschbar befestigt oder befestigbar sind, daß zum Umrüsten der Vorrichtung lediglich die zu verändernden Arbeits einheiten (14 ) und/oder Zubringeinheiten (8 ) auszutauschen sind, wobei die Steck-Rast-Verbindung mit einem am Arbeitsmodul und/oder an der Zubringeinrichtung angeordneten ersten Teil und einen an der Arbeitseinheit und/oder der Zubringeinheit angeordneten zweiten Teil ausgebildet sind, und wobei die Wechselbefestigungseinrichtung (22 ,22a ,22b ,42 ) einen an einem Teil (23 ,23a ,23b ,32 ) vorgesehenen, mittels eines Betätigungselements bewegbaren Rastzapfen (27 ,36 ) und eine am anderen Teil ausgebildete Zapfenaufnahme (26 ,37 ) umfaßt. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steck-Rast-Verbindung als Schwalbenschwanzverbindung ausgebildet ist.
- Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steck-Rast-Verbindung als selbsthemmende Verbindung ausgebildet ist.
- Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement ein manuell gegen eine Rückstellkraft (
31 ,41 ) zu betätigender Druckbolzen (29 ,40 ) ist, an welchem der Rastzapfen (27 ,36 ) bewegungsgekoppelt gelagert ist. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungskopplung mittels eines am Rastzapfen (
26 ) vorgesehenen und in eine am Betätigungselement (29 ) ausgebildete Führungsnut (30 ) eingreifenden Lagerzapfens (28 ) oder mittels eines über einen Lagerzapfen (38 ) am Betätigungselement (40 ) gelagerten Kniehebels (33 ), dessen Enden am jeweiligen Teil oder am Rastzapfen gelagert sind, gebildet ist. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselbefestigungseinrichtung (
22 ,22a ,22b ,42 ) derart ausgebildet ist, daß das jeweilige zu befestigende Element in mehreren Befestigungspositionen positionierbar ist. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Arbeitsmodulen (
13 ) und/oder den Zubringeinrichtungen (6 ) Justiermittel zum Einrichten der Arbeitsmodule (13 ) und/oder deren Arbeitseinheiten (14 ) und/oder der Zubringeinrichtungen (6 ) und/oder deren Zubringeinheiten (8 ) vorgesehen sind. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiermittel eine Verstellspindel zum Bewegen der Rastaufnahme (
26 ,37 ) umfassen. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Arbeitsmodule (
13 ) und/oder ein Teil der Zubringeinrichtungen (6 ) jeweils lösbar mit einem für die Arbeitsmodule (13 ) und/oder die Zubringeinrichtungen (6 ) gemeinsamen Antrieb verbunden oder verbindbar ist. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Vorrichtungsgestell (
2 ) mehrere den jeweiligen Arbeitsmodulen (13 ) oder Zubringeinrichtungen (6 ) zugeordnete, mit dem Antrieb gekoppelte Antriebskupplungen vorgesehen sind, mit welchen die Arbeitsmodule (13 ) oder die Zubringeinrichtungen (6 ) lösbar verbindbar sind. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zubringeinrichtungen (
6 ) zugeordneten Antriebskupplungen (10 ) als Winkelgetriebe (11 ) ausgebildet sind, und die den Arbeitsmodulen (13 ) zugeordneten Antriebskupplungen gegebenenfalls mehrere über den Antrieb bewegbare Kupplungsaufnahmen (19 ), in oder an denen entsprechende Kupplungselemente (21 ) der Arbeitsmodule (13 ) festlegbar sind, umfassen. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein feststehendes Sensorelement zur Erfassung der daran vorbeibewegbaren Werkstückträger (
4 ) vorgesehen ist, wobei der Betrieb der Arbeitsmodule (13 ) und/oder der Zubringeinrichtungen (6 ) in Anhängigkeit des Erfassungsergebnisses gesteuert wird. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb derart gesteuert wird, daß bei Erfassung eines fehlenden Werkstückträgers (
4 ) dessen arbeits- oder bewegungstaktbezogene Position in der den Arbeitsbetrieb des Arbeitsmoduls (13 ) oder der Arbeitseinheit (14 ) und/oder der Zubringeinrichtung (6 ) oder der Zubringeinheit (8 ) steuernden Steuerungseinrichtung gespeichert wird und mit jedem Bewegungstakt der Arbeitsbetrieb des Arbeitsmoduls (13 ) oder der Arbeitseinheit (14 ) und/oder der Zubringeinrichtung (6 ) oder der Zubringeinheit (8 ) der nachfolgend zu erreichenden oder bereits erreichten Position unterbrochen wird. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Antriebsstrang zwischen dem Antrieb und der Bewegungseinrichtung für die Werkstückträger eine Sicherheitskupplung (
43 ) vorgesehen ist, die im Bedarfsfall, insbesondere bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmoments den Antriebsstrang trennt, und daß dieser nachgeschaltet eine Bremse (46 ) vorgesehen ist, die bei getrennter Sicherheitskupplung (43 ) die Bewegungseinrichtung (3 ) blockiert. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensorelement (
45 ) vorgesehen ist, welches kontinuierlich die Lage eines beweglichen Teils (44 ) der Sicherheitskupplung (43 ) erfaßt und mit der elektromagnetischen Bremse (46 ) in Steuerverbindung steht, wobei die Steuerung der Bremse (46 ) in Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses erfolgt. - Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Werkstückträger (
4 ) automatisch austauschendes Wechselmagazin vorgesehen ist. - Werkstückträger für eine Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Teil (
24 ) vorgesehen ist, welches mit einem an der Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung vorgesehenen ersten Teil (23 ,23a ,23b ,32 ) unter Bildung einer Steck-Rast-Verbindung lösbar verbindbar ist, wobei am zweiten Teil (24 ,24a ,24b ) eine Zapfenaufnahme (26 ,37 ) oder ein mittels eines Betätigungselements betätigbarer Rastzapfen (27 ,36 ) vorgesehen ist, welche oder welcher mit einem korrespondierenden Gegenstück am ersten Teil in Wirkungsverbindung bringbar sind. - Werkstückträger nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungselement ein manuell gegen eine Rückstellkraft bewegbarer Druckbolzen (
29 ,40 ) vorgesehen ist. - Werkstückträger nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (
24 ,24a ,24b ) als Gegenstück einer Schwalbenschwanzverbindung mit dem ersten Teil (23 ,23a ,23b ,32 ) ausgebildet ist - Arbeitsmodul für eine Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Teil (
24 ) vorgesehen ist, welches mit einem an der Fertigungs- und/oder Mon tagevorrichtung vorgesehenen ersten Teil (23 ) unter Bildung einer Steck-Rast-Verbindung lösbar verbindbar ist, wobei am zweiten Teil (24 ) eine Zapfenaufnahme (26 ) oder ein mittels eines Betätigungselements betätigbarer Rastzapfen (27 ) vorgesehen ist, welche oder welcher mit einem korrespondierenden Gegenstück am ersten Teil (23 ) in Wirkungsverbindung bringbar sind. - Arbeitsmodul nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungselement ein manuell gegen eine Rückstellkraft bewegbarer Druckbolzen (
29 ) vorgesehen ist. - Arbeitsmodul nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (
24 ) als Gegenstück einer Schwalbenschwanzverbindung mit dem ersten Teil (23 ) ausgebildet ist. - Zubringeinrichtung für eine Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Teil (
24 ) vorgesehen ist, welches mit einem an der Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung vorgesehenen ersten Teil (23 ) unter Bildung einer Steck-Rast-Verbindung lösbar verbindbar ist, wobei am zweiten Teil (24 ) eine Zapfenaufnahme (26 ) oder ein mittels eines Betätigungselements betätigbarer Rastzapfen (27 ) vorgesehen ist, welche oder welcher mit einem korrespondierenden Gegenstück am ersten Teil (23 ) in Wirkungsverbindung bringbar sind. - Zubringeinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungselement ein manuell gegen eine Rückstellkraft bewegbarer Druckbolzen (
29 ) vorgesehen ist. - Zubringeinrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (
24 ) als Gegenstück einer Schwalbenschwanzverbindung mit dem ersten Teil (23 ) ausgebildet ist.
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