DE19757880C2 - Transfervorrichtung für eine taktweise Bewegung und Positionierung von Werkstückträgern in einem Bearbeitungszentrum aus mehreren, hintereinander angeordneten Bearbeitungsstationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Transfervorrichtung für eine taktweise Bewegung und Positionierung von Werkstückträgern in einem Bearbeitungszentrum aus mehreren, hintereinander angeordneten Bearbeitungsstationen mit Koppelelementen für den lösbaren Anschluß der Werkstückträger an einen Schlitten, der zwischen einer Anfangsposition (I) und einer Endposition (II) verfahrbar ist und Werkstückträger von einer zur nächstfolgenden Bearbeitungsstation mitführt.

Bei einer aus DE 36 27 866 C2 bekannten Transfervor­ richtung, von der die Erfindung ausgeht, ist lediglich ein Schlitten für die Fortbewegung aller Werkstückträger vorgesehen, der in äquidistanten Abständen nach oben stehende Mitnehmer aufweist, welche in Bodenausnehmungen der Werkstückträger eingreifen. Die Werkstückträger sind an einer Führungsschiene geführt, die sich von einer Aufgabestation vor der ersten Bearbeitungsstation bis zu einer Abgabestation hinter der letzten Bearbeitungsstation erstreckt. Der Schieber führt einen Arbeitshub aus, der von einer Bearbeitungsstation zur nächstfolgenden Bearbeitungs­ station reicht, wobei im Vorwärtshub alle Werkstückträger erfaßt und jeweils zu der nächstfolgenden Bearbeitungs­ station mitgeführt werden und der Schieber anschließend einen Leerrückhub ohne Werkstückträger ausführt. Wenn mehrere Bearbeitungsstationen hintereinander angeordnet sind, besitzt der balkenförmige Schieber eine große Länge mit einer entsprechend großen Masse, die im Arbeitstakt der Transfervorrichtung beschleunigt und wieder abgebremst werden muß. Hinzu kommt, daß der Schieber mit jedem Transporthub eine der Anzahl der Bearbeitungsstationen entsprechende Zahl von Werkstückträgern mit jeweils aufliegendem Werkstück mitführt. Auch diese Massen müssen beschleunigt und wieder abgebremst werden. Die zu beschleunigenden und abzubremsenden Massen setzen dem mit der Transfervorrichtung erreichbaren Arbeitstakt Grenzen. Ein weiterer Nachteil der starr gekoppelten Werkstückträgerbewegungen besteht darin, daß sich hubbedingte Positionierungsfehler beim Durchlauf der Werkstückträger durch das Bearbeitungszentrum addieren.

Bei einer anderen aus DE 43 20 501 A1 bekannten Transfer­ vorrichtung ist für die Bewegung der Werkstückträger eine Antriebswelle mit einer Stegkurve vorgesehen, die Abschnitte mit einer schraubenwendelförmigen Steigung sowie steigungsfreie Positionier- und Ruheabschnitte aufweist. Die Stegkurve greift an der Unterseite formschlüssig in die Werkstückträger ein und bewegt diese bei einer Rotation der Antriebswelle taktweise und linear an einer Führungsschiene entlang. Der Arbeitstakt, mit dem die Werkstücke von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation vorwärtsbewegt werden, ist durch die Rotation der Antriebswelle sowie die Form der Stegkurve vorgegeben. Hohe Taktraten mit mehr als 50 Takten pro Minute sind mit mechanischen Antriebsvor­ richtungen, die den aus DE 43 20 501 A1 bekannten oder einen ähnlichen Aufbau aufweisen, nicht oder nur schwer erreichbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transfervorrichtung für eine taktweise Bewegung und Positionierung von Werkstückträgern anzugeben, die hohe Taktraten erreicht und auch bei einer großen Zahl hintereinander geschalteter Bearbeitungsstationen eine genaue Positionierung der Werkstückträger an allen Bearbeitungsstationen ermöglicht.

Ausgehend von einer Transfervorrichtung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung aus mehreren elektrischen Linearantrieben mit jeweils einem Schlitten, wobei die Linearantriebe ein Primärteil mit einer stromdurchflossenen Spulenanordnung und ein Sekundärteil mit einer metallischen Induktionsplatte oder einem Permanentmagneten aufweisen und wobei sich die Fahrbahnen der Linearantriebe, die sich nur von einer zur nächstfolgenden Bearbeitungsstation er­ strecken, so überlappen, daß die Endpositionen (II) der Schlitten und die Schlitten-Anfangspositionen (I) des jeweils folgenden Linearantriebs in Bewegungsrichtung zusammenfallen und die Werkstückträger von den in den Endpositionen (II) verharrenden Schlitten abkoppelbar sowie an die in den Anfangspositionen (I) stehenden Schlitten des folgenden Linearantriebs ankoppelbar sind.

Es versteht sich, daß zu der Transfervorrichtung auch eine Steuerungseinrichtung gehört, welche die Fahrbewegungen der Schlitten steuert und die Koppelelemente betätigt. Alle Schlitten werden gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig mit jeweils einem angekoppelten Werkstückträger aus den Anfangs- in die Endpositionen bewegt. Die Werkstückträger werden dann von den in den Endpositionen verharrenden Schlitten abgekoppelt und im Eingriffsbereich der Bearbeitungsstationen fixiert, so daß die Bearbeitungen ausgeführt werden können. Währenddessen werden die Schlitten aus den Endpositionen in die Anfangspositionen zurückbewegt und die Werkstückträger in den Anfangs­ positionen an die Schlitten angekoppelt. Die beschriebenen Bedienungsabläufe bilden einen Arbeitstakt, dessen Taktzeit T sich aus einem Zeitanteil t_Z für die Fahrt des Werkstückträgers von einer Bearbeitungsstation zur nächsten und einer Werkstückhaltezeit t_H für die Werkstück­ bearbeitung in der Bearbeitungsstation zusammensetzt

T = t_Z + t_H.

Bei einer vorgegebenen, konstanten Taktzeit T kann die Aufteilung in die Anteile t_Z und t_H von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation unterschiedlich sein. Bei kurzen Bearbeitungsvorgängen in einer Bearbeitungsstation steht eine längere Zeit t_Z für die Fahrbewegung zur Verfügung, so daß geringere Beschleunigungen erforderlich sind und/oder leistungsschwächere Antriebseinheiten verwendet werden können. Während an den auf den Werkstückträgern aufliegenden Werkstücken Bearbeitungen oder Montagevorgänge ausgeführt werden, werden die Schlitten in die jeweiligen Anfangspositionen der Vorschubeinrichtungen zurückbewegt. Da die Schlitten leer in ihre Ausgangspositionen fahren, kann die Rückfahrt schneller ausgeführt werden als die Hinfahrt mit aufliegenden Werkstückträgern.

Für die weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Transfervorrichtung bestehen verschiedene Möglichkeiten. Gemäß einer ersten Ausführung weisen die Schlitten Ausleger auf, die den Abstand zwischen dem Eingriffsbereich der Bearbeitungsstationen und einer den Schlitten führenden Bahn überbrücken. Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß die Vorschubeinrichtungen wechselweise links und rechts neben einer Schiene angeordnet sind, die sich von einer Werkstückaufgabestation an den Bearbeitungsstationen entlang bis zu einer Werkstückentnahmestation erstreckt, wobei die Werkstückträger auf der Schiene geführt sind. Die Schiene ist als Bearbeitungswiderlager ausgebildet. Die Bearbeitung an den Werkstücken kann ohne Übergabe der Werkstückträger an den auf der Schiene aufliegenden Werkstückträgern vorgenommen werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es aber auch, daß die Werkstückträger nach Entkopplung an die Bearbeitungsstation übergeben und Werkstückträger mit bearbeiteten Werkstücken auf die Schiene aufgesetzt und an die nachfolgende Vorschubeinrichtung angekoppelt werden. Die Bearbeitung der Werkstücke erfolgt in diesem Falle außerhalb des Bereiches der Transfervorrichtung.

Der elektrische Linearantrieb kann als Asynchron-Linear­ motor oder als Synchron-Linearmotor ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Primärteil als beweglicher Teil ausgeführt und bildet den Schlitten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Transfervorrichtung in der Draufsicht,

Fig. 2 den Schnitt A-A aus Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Transfervorrichtung, ebenfalls in der Draufsicht,

Fig. 4 den Schnitt B-B aus Fig. 3.

Die in den Figuren dargestellte Transfervorrichtung dient der taktweisen Bewegung und Positionierung von Werkstück­ trägern 1 in einem Bearbeitungszentrum 2 aus mehreren, hintereinander angeordneten Bearbeitungsstationen 3. Bear­ beitung umfaßt Arbeitsvorgänge an den von den Werk­ stückträgern aufgenommenen Werkstücken, wie sie z. B. von Werkzeugmaschinen durchgeführt werden, ebenso wie Montage­ vorgänge.

Die Transfervorrichtung umfaßt eine Werkstückaufgabestation 4, Vorschubeinrichtungen 5, die sich nur von einer zur nächstfolgenden Bearbeitungsstation 3 erstrecken und einen zwischen zwei Endlagen I, II bewegbaren Schlitten 6 aufweist, Koppelelemente 7 für den lösbaren Anschluß der Werkstückträger 1 an die Schlitten 6 sowie eine Werkstückentnahmestation 8. Die in Transportrichtung der Werkstückträger 1 jeweils vorderen Endlagen I der Vorschubeinrichtungen 5 heißen im folgenden Anfangs­ positionen, die in Transportrichtung jeweils hinteren Endlagen II Endpositionen. Den Fig. 1 und 3 entnimmt man, daß sich die Fahrbahnen der Vorschubeinrichtungen 5 so überlappen, daß die Endpositionen II der Vorschub­ einrichtungen und die Anfangspositionen I der jeweils folgenden Vorschubeinrichtungen in Bewegungsrichtung gesehen zusammenfallen und daß die an einen Schlitten 6 angekoppelten Werkstückträger 1 in den Eingriffsbereich jeweils einer Bearbeitungsstation 3 fallen, wenn der Schlitten 6 in der Anfangs- oder Endposition I, II steht. Die Werkstückträger 1 sind in einem an die Bewegungsfolge angepaßten Takt von den in den Endpositionen II verharrenden Schlitten 6 abkoppelbar und an die in den Anfangspositionen I verharrenden Schlitten 6 ankoppelbar.

Alle Schlitten 6 führen annähernd synchrone Bewegungen aus, d. h., alle Schlitten bewegen sich gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig von den Anfangspositionen I zu den Endpositionen II der Vorschubeinrichtungen 5 und wieder zurück. Zur Vermeidung von Kollisionen darf sich nur jeweils ein Schlitten 6 in einer gemeinsamen Position I/II zweier benachbarter Vorschubeinrichtungen befinden.

Am Anfang der Transfervorrichtung werden die Werkstückträger 1 in der Werkstückaufgabestation 4 von einem konventionellen Transfersystem auf den in der Anfangsposition I der ersten Vorschubeinrichtung 5 verharrenden Schlitten 6 aufgesetzt und form- und/oder kraftschlüssig an den Schlitten 6 angekoppelt. Der Schlitten fährt in seine Endposition II. In dieser Position, die im Eingriffsbereich der Bearbeitungsstation 3 liegt, fixiert die Bearbeitungsstation 3 den Werkstückträger 1. Anschließend oder zeitgleich wird die Kopplung zwischen Schlitten 6 und Werkstückträger 1 gelöst. Nach der Entkopplung fährt der leere Schlitten 6 in seine Anfangsposition I zurück und holt den nächsten Werkstückträger 1. Während der Kopplung oder während der Rückfahrt des Schlittens 6 beginnt die Bearbeitung des Werkstückes, die spätestens zum Zeitpunkt des Eintreffens des leeren Schlittens 6 der folgenden Vorschubeinrichtung beendet wird. Der Werkstückträger 1 wird an den in der Anfangsposition I verharrenden Schlitten der nächst­ folgenden Vorschubeinrichtung 5 angekoppelt.

In der beschriebenen Weise werden die Werkstückträger mit aufliegenden Werkstücken von einer Bearbeitungsstation 3 zur nächsten weiterbewegt. Der am Ende der Transportstrecke ankommende Werkstückträger 1 wird von der letzten Bearbeitungsstation zur Werkstückentnahmestation bewegt und dort an ein konventionelles Transfersystem zum Weiter­ transport übergeben.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführung weisen die Schlitten 6 Ausleger 9 auf, die den Abstand zwischen dem Eingriffsbereich der Bearbeitungsstationen 3 und einer den Schlitten 6 führenden Bahn 10 überbrücken.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Vorschubeinrichtungen 5 wechselweise links und rechts neben einer Schiene 11 angeordnet, die sich von der Werkstückaufgabestation 4 an den Bearbeitungsstationen 3 entlang bis zu der Werkstückentnahmestation 8 erstreckt. Die Werkstückträger 1 sind auf der Schiene 11 geführt. Die Schiene 11 ist als Bearbeitungswiderlager ausgebildet, so daß die Werkstück­ träger 1 während der Werkstückbearbeitung auf der Schiene 11 aufliegen.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführung der Erfindung sind die Vorschubeinrichtungen 5 als elektrische Linearantriebe bestehend aus einem Primärteil mit einer stromdurchflossenen Spulenanordnung und einem Sekundärteil 12 ausgebildet, wobei der Primärteil ein elektro­ magnetisches Wanderfeld erzeugt und der Sekundärteil 12 als Permanentmagnetleiste ausgeführt ist. Der Linearmotor ist als Synchronmotor ausgeführt. Vorzugsweise ist der Primärteil als beweglicher Teil ausgeführt und Bestandteil des Schlittens 6.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß die Vorschubeinrichtungen 5 einen Riementrieb aufweisen.

Claims (5)

1. Transfervorrichtung für eine taktweise Bewegung und Positionierung von Werkstückträgern in einem Bearbeitungs­ zentrum aus mehreren, hintereinander angeordneten Bearbei­ tungsstationen mit Koppelelementen für den lösbaren Anschluß der Werkstückträger an einen Schlitten, der zwischen einer Anfangsposition (I) und einer Endposition (II) verfahrbar ist und Werkstückträger von einer zur nächstfolgenden Bearbeitungsstation mitführt, gekenn­ zeichnet durch, eine Anordnung aus mehreren elektrischen Linearantrieben (5) mit jeweils einem Schlitten (6), wobei die Linearantriebe (5) ein Primärteil mit einer stromdurchflossenen Spulenanordnung und ein Sekundärteil mit einer metallischen Induktionsplatte oder einem Permanentmagneten aufweisen und wobei sich die Fahr­ bahnen der Linearantriebe (5), die sich nur von einer zur nächstfolgenden Bearbeitungsstation (3) erstrecken, so überlappen, daß die Endpositionen (II) der Schlitten (6) und die Schlitten-Anfangspositionen (I) des jeweils folgenden Linearantriebs (5) in Bewegungsrichtung zusammen­ fallen und die Werkstückträger (1) von den in den Endpositionen (II) verharrenden Schlitten (6) abkoppelbar sowie an die in den Anfangspositionen (I) stehenden Schlitten (6) des folgenden Linearantriebs ankoppelbar sind.

2. Transfervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten Ausleger (9) aufweisen, die den Abstand zwischen dem Eingriffsbereich der Bearbeitungsstationen (3) und einer den Schlitten (6) führenden Bahn überbrücken.

3. Transfervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtungen (5) wechselweise links und rechts neben einer Schiene (11) angeordnet sind, die sich von einer Werkstückaufgabestation (4) an den Bearbeitungsstationen (3) entlang bis zu einer Werkstückentnahmestation (8) erstreckt, und daß die Werkstückträger (1) auf der Schiene (11) geführt sind.

4. Transfervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene (11) als Bearbeitungs­ widerlager ausgebildet ist und die Werkstückträger (1) während der Werkstückbearbeitung auf der Schiene (11) aufliegen.

5. Transfervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärteil als beweglicher Teil ausgeführt ist und den Schlitten (6) bildet.