DE20110837U1

DE20110837U1 - Montagelinie

Info

Publication number: DE20110837U1
Application number: DE20110837U
Authority: DE
Original assignee: Zbv Automation Berse & Elsas G
Current assignee: Zbv Automation Berse & Elsas G
Priority date: 2001-06-30
Filing date: 2001-06-30
Publication date: 2002-01-24
Anticipated expiration: 2011-07-01
Also published as: WO2003004215A1; EP1401611A1

Description

Montagelinie

Die Erfindung betrifft eine Montagelinie mit mindestens einem Umlaufförderer, welcher Werkstücke transportiert, und mindestens einer Bearbeitungsstation, welche mehrere in Förderrichtung hintereinander angeordnete Bearbeitungspositionen aufweist .

In einer Montagelinie werden Werkstückträger, die in der Regel als Paletten ausgebildet sind, von einem Förderer transportiert. Auf den Werkstückträgern befinden sich Werkstücke, die an den Bearbeitungsstationen bearbeitet werden, in dem beispielsweise Komponenten hinzugefügt werden..

Bekannt sind Montagelinien, die einen Umlaufförderer aufweisen. Ein Umlaufförderer ist ein Förderer mit mindestens einem endlos umlaufenden Band oder einer Kette. Üblicherweise werden Doppelgurtförderer mit zwei parallelen Gurten benutzt, auf die die

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palettenförmigen Werkstückträger mit ihren Längsrändern aufgesetzt werden. Die Werkstückträger liegen reibend auf den Gurten auf, so dass sie durch einen ortsfesten Stopper angehalten werden können, während der Umlaufförderer unter ihnen weiterläuft. Wenn ein Werkstückträger durch einen Stopper angehalten wurde, ist zunächst eine exakte Positionierung des Werkstückträgers an der Bearbeitungsstation erforderlich, bevor die Werkstückbearbeitung erfolgen kann. Wenn an einer Bearbeitungsstation mehrere Bearbeitungspositionen hintereinander angeordnet sind, ist eine exakte Neupositionierung an jeder Bearbeitungsstation erforderlich, nachdem der Werkstückträger dort gestoppt wurde. Dies hat relativ lange Wechselzeiten zur Folge. Normalerweise dauert das Übergeben der Werkstückträger von einer Bearbeitungsposition an eine benachbarte Bearbeitungsposition etwa 2,5 Sekunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Montagelinie zu schaffen, bei der die Wechselzeiten der Werkstücke verkürzt sind, so dass der Nutzungsgrad der Bearbeitungsmaschinen verbessert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Hiernach erfolgt an der Bearbeitungsstation eine Übergabe der Werkstückträger an einen intermittierend arbeitenden Hilfsförderer, der die Werkstückträger innerhalb der Bearbeitungsstation von einer Bearbeitungsposition zur nächsten transportiert. An jeder Bearbeitungsposition ist ein gesteuertes Halteorgan vorgesehen, welches nach Beendigung eines Vorschubschrittes des Hilfsförderers an dem Werkstückträger angreift und diesen dadurch lagerichtig positioniert.

Nach der Erfindung ist ein intermittierend arbeitender Hilfsförderer vorgesehen, der unabhängig von dem Umlaufförderer betrieben wird. Der Umlaufförderer ist normalerweise ein Stetigförderer. Der Hilfsförderer bewirkt das Umsetzen der Werkstückträger innerhalb einer Bearbeitungsstation von einer Bearbeitungsposition zur nächsten. Dabei erfolgt nach jedem Umsetzvorgang der Angriff eines ortsfest an der Bearbeitungsposition vorgesehenen Halteorgans, welches den Werkstückträger nicht nur festhält, sondern auch lagerichtig positioniert (indexiert), um das Werkstück in eine für die Bearbeitung erforderliche definierte Position zu bringen. Vorzugsweise erstreckt sich der Hilfsförderer von einer Übergabeposition über mindestens zwei Bearbeitungspositionen, so dass er einen Werkstückträger an der Übergabeposition übernimmt und mindestens zwei weitere Werkstückträger von Bearbeitungspositionen fortbewegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Hilfsförderer einen sich über mindestens zwei Bearbeitungspositionen erstreckenden, in Längsrichtung angetriebenen Balken auf, der mindestens ein an dem Werkstückträger angreifendes gesteuertes ' Mitnahmeorgan aufweist. Das Mitnahmeorgan bewirkt eine exakte Fixierung des Werkstückträges an dem Hilfsförderer. Es wird in geeigneter Zeitabstimmung mit dem Halteorgan derart gesteuert, dass während des Vorschubschrittes das Mitnahmeorgan in Eingriff ist, während nach Übergabe des Werkstückträgers an die Bearbeitungsposition das Mitnahmeorgan außer Eingriff kommt und das Halteorgan angreift. Der Werkstückträger wird also gewissermaßen von dem Mitnahmeorgan des Hilfsförderers direkt auf das feststehende Halteorgan der Bearbeitungsposition übergeben. Bei dem Transport durch den Hilfsförderer treten keine Reibungsverluste und Ungenauigkeiten auf und insbesondere auch keine Zeitverluste durch Neupositionierung. Von der Übergabeposition an ist der Werkstückträger in definierter Position ge-

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führt und zwar abwechselnd durch das Halteorgan und das Mitnahmeorgan.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hilfsförderer derart angetrieben, dass bei jedem Vorschubschritt die Vorschubgeschwindigkeit nach einer vorgegebenen Funktion stetig ansteigt und sich danach stetig bis auf Null verringert. Vorzugsweise erfolgt die Geschwindigkeitssteuerung nach einer Sinuskurve. Dadurch werden abrupte Beschleunigungen und Abbremsungen vermieden und die Zielposition wird sanft angefahren. Auch dies trägt zu einer Beschleunigung der Übergabe der Werkstückträger von einer Bearbeitungsposition zur nächsten bei.

An der Übergabeposition kann eine Vereinzelung der zuvor in dichterer Folge auf dem Umlaufförderer befindlichen Werkstückträger erfolgen. Dies bedeutet, dass die Werkstückträger auseinandergezogen werden, so dass sie auf dem Hilfsförderer Abstände haben, die gleich den Abständen der Bearbeitungspositionen sind.

Bei allen Bearbeitungspositionen einer Bearbeitungsstation erfolgt das Bewegen der Werkstückträger und die Bearbeitung synchron. Um einen exakten Synchronlauf mit einfachen Mitteln zu ermöglichen, sind vorzugsweise die Halteorgane der Bearbeitungspositionen einer Bearbeitungsstation mechanisch miteinander gekoppelt. In gleicher Weise können auch die Mitnahmeorgane des Hilfsförderers mechanisch miteinander gekoppelt sein. Dadurch wird einerseits eine exakte Synchronisierung erreicht und zum anderen wird die Zahl der Antriebe für die Halteorgane und die Mitnahmeorgane verringert.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Umlaufförderer sich durch die Bearbeitungsstation erstreckt und dass in der Bearbeitungsstation Prismenschienen verlaufen, an denen die Werkstückträger unter Entfernung von dem Umlaufförderer angreifen. Die Prismenschienen bewirken das Tragen des Werkstückträgers mit dem darauf befindlichen Werkstück, während der Vorschub durch die Mitnahmeorgane erfolgt, die in die Werkstückträger eingreifen. Auf diese Weise sind bei dem Hilfsförderer Tragfunktion und Vorschubfunktion getrennt. Ferner bewirken die Prismenschienen das Abheben der Werkstückträger von dem Umlaufförderer und zwar entweder dadurch, dass der Werkstückträger von den Prismenschienen geringfügig hochgehoben wird, oder dadurch, dass der Umlaufförderer in diesem Bereich tiefergelegt ist.

Die Werkstückträger können Rollen aufweisen, die an Prismenschienen in der Bearbeitungsstation angreifen, um den Werkstückträger zu tragen. Damit wird eine reibungsarme und hochpräzise Tragfunktion gewährleistet.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Montagelinie,

Fig. 2 eine Draufsicht einer Bearbeitungsstation der Montagelinie,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer Bearbeitungsstation mit der Zeitsteuerung der Halteorgane und Mitnahmeorgane, und

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer Bearbeitungsstation.

Die in Fig. 1 dargestellte Montagelinie 10 weist eine■Förderstrecke 11 in Form einer geschlossenen Schleife auf, auf der Werkstückträger WT transportiert werden. Jeder Werkstückträger WT besteht aus einer rechteckigen Palette, auf der ein (nicht dargestelltes) Werkstück in einer exakt definierten Position festgespannt werden kann. Die Förderstrecke 11 besteht aus mehreren Umlaufförderern 12, die hintereinander gesetzt sind, wobei die Werkstückträger WT jeweils von einem Umlaufförderer auf den nächsten übergeben werden. Die Umlaufförderer sind Doppelgurtförder mit zwei parallelen Fördergurten 13,14, zwischen denen sich ein Freiraum befindet. Jeder Fördergurt 13,14 bildet eine geschlossene Schleife aus Obertrom und Untertrom.

Längs der Förderstrecke 11 sind mehrere Bearbeitungsstationen BS gebildet, wobei jede Bearbeitungsstation BS aus mehreren Bearbeitungspositionen BPl, BP2, BP3 und BP4 besteht. An jeder Bearbeitungsposition befindet sich eine Bearbeitungsmaschine, die auf-das Werkstück einwirkt.

Längs der Förderstrecke 11 sind verschiedene Zuführsysteme 43 zum Zuführen von Komponenten zu den Werkstückträgern WT vorgesehen. Außerdem sind manuelle Arbeitsplätze 4 4 vorhanden.

In Fig. 2 ist eine Bearbeitungsstation BS mit einer Übergabeposition UP und vier Bearbeitungspositionen BP1-BP4 darge-

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stellt. Durch die Bearbeitungsstation BS verläuft ein Umlaufförderer 12 aus zwei parallelen Fördergurten 13,14, der Umlenk- und Antriebsrollen 15 geführt ist.

Durch die Bearbeitungsstation BS erstreckt sich ferner ein mit dem Umlaufförderer 12 überlagerter Hilfsförderer 16, der zwei parallele Prismenschienen 17,18 als Tragvorrichtung für die Werkstückträger WT und einen horizontalen Balken als Antriebsvorrichtung aufweist. Der horizontale Balken 19 wird von einem Motor 20 in Längsrichtung intermittierend hin- und herbewegt.

An der Übergabeposition UP befindet sich zwischen den beiden Fördergurten 13,14 des Umlaufförderers 12 ein steuerbarer Anschlag 21, der in den Weg der Werkstückträger hinein hochgeschoben werden kann und gegen den die Werkstückträger WT dann auflaufen, während die Fördergurte 13,14 sich reibend unter den Werkstückträgern bewegen. Auf diese Weise entsteht ein Stau von Werkstückträgern. Wird der Anschlag 21 abgesenkt, so wird der erste Werkstückträger WT an der Übergabeposition UP freigegeben. Er wird vom Hilfsförderer 16 übernommen und verlässt dann den Umlaufförderer 12. Am Auslassende des Hilfsförderers 16 werden die Werkstückträger WT wieder von dem Umlaufförderer 12 übernommen.

Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Übergabeposition UP bzw. eine der Bearbeitungspositionen. Man erkennt, dass die Prismenschienen 17,18 auf vertikalen Ständern 22 befestigt sind und jeweils eine V-förmige (prismatische) Kante 23 aufweisen. Auf der Oberseite des Werkstückträgers WT sind vier Rollen 24 mit vertikaler Achse drehbar gelagert. Diese Rollen haben jeweils eine V-Nut, in die die Kante 23 der Prismenschiene eindringt. Auf diese Weise wird der Werkstückträger sowohl.in der

horizontalen Ebene als auch in vertikaler Richtung durch die Prismenschienen zentriert.

Zwischen den Ständern 22 ist der Umlaufförderer befestigt. Der Umlaufförderer weist zwei parallele Profilbalken 25 auf, die die endlosen Gurte und Umlenkrollen tragen. Die Prismenschienen 17,18 haben eine solche Höhe, dass der Werkstückträger WT geringfügig von den Fördergurten 13,14 des Umlaufförderers 12 abhebt, so dass der Umlaufförderer im weiteren Verlauf der Bearbeitungsstation BS nicht mehr wirksam ist.

Zu dem Hilfsförderer 16 gehört der Balken 19, der in seiner Längsrichtung von dem Motor 20 (Fig. 2) angetrieben ist. An diesem Balken sind Mitnahmeorgane 26 befestigt, die jeweils mit einem Mitnahmebolzen 27 in ein Passloch 28 des Werkstückträgers WT von unten her eindringen können und dadurch den Werkstückträger zusätzlich in Längsrichtung positionieren. Der Mitnahmebolzen 27 ist über eine Stange 29 mit einem Kolben 30 verbunden, der in einem Druckluftzylinder 31 bewegbar ist. Durch Steuerung des DruckluftZylinders kann das Mitnahmeorgan 2 6 betätigt werden, indem der Mitnahmebolzen 27 in den Werkstückträger WT eingefahren wird.

Die Stange 29 ist als Zahnstange ausgebildet und greift mit einer Verzahnung 32 in die Verzahnung eines Zahnrades 33 ein. Das Zahnrad 33 sitzt auf einer in Längsrichtung verlaufenden Welle 34, die als Vierkantwelle ausgebildet ist und durch sämtliche Bearbeitungspositionen der Bearbeitungsstation hindurchgeht. Durch die Welle 34 werden sämtliche Mitnahmeorgane des Hilfsförderers mechanisch miteinander gekoppelt und durch eine einzige Kolben-Zylindereinheit 30,31 angetrieben.

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An jeder der Positionen ist ein ortsfestes Halteorgan 35 angeordnet, welche ähnlich ausgebildet ist wie das Mitnahmeorgan 26. Das Halteorgan 35 weist eine vertikal bewegbare Stange 36 mit einem Haltezapfen 37 auf, der in ein Passloch 38 des Werkstückträges WT von unten her eingefahren werden kann. Die Stange 36 weist eine Verzahnung 39 auf, die mit der Verzahnung eines Zahnrades 40 zusammengreift, welches auf einer Welle 41 sitzt. Die Welle 41 bildet eine mechanische Kopplung der Halteorgane 35 sämtlicher Positionen einer Bearbeitungsstation BS. Die Stange 36 ist mit einer Kolben-Zylindereinheit 42 verbunden, welche die Halteorgane 35 steuert und antreibt.

Wie die Fig. 2 zeigt, befindet sich das Passloch 28 am vorderen rechten Ende des Werkstückträgers WT, während sich das Passloch 37 am hinteren linken Ende befindet. Die Passlöcher liegen also auf einer Diagonalen. Entsprechend sind auch das Mitnahmeorgan 2 6 in Längsrichtung des Förderers gegeneinander versetzt.

Fig. 4 zeigt in der Darstellung a. den Balken 19 kurz bevor die Mitnahmeorgane 26 in die Passlöcher 28 der Werkstückträger WT eingreifen. Längs der Linie 50 sind durch Pfeile diejenigen Stellen markiert, an denen sich ortsfeste Halteorgane 35 befinden und längs der Linie 51 sind durch Pfeile diejenigen Stellen markiert, an denen sich Mitnahmeorgane 26 des Hilfsförderers 16 befinden. Der Motor 20 des Hilfsförderes 16 treibt über ein Zahnrad 52 eine Zahnstange 53 des Balkens 19, wodurch der Balken 19 in seiner Längsrichtung hin- und herbewegt wird.

In der Darstellung a. von Fig. 4 ist der Anschlag 21 angehoben, so dass er den Werkstückträger WT in der Übergabeposition UP blockiert. Das Mitnahmeorgan 26 befindet sich in der Übergabeposition UP. Sämtliche Mitnahmeorgane 26 sind in der Wartepo-

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sition, während die ortsfesten Halteorgane 35 in den Werkstückträger WT eingreifen.

In der Darstellung b. von Fig. 4 ist der Anschlag 21 abgesenkt, die Halteorgane 35 haben die Werkstückträger WT freigegeben und die Mitnahmeorgane 26 greifen an den Werkstückträgern an. In dieser Position beginnt die Bewegung des Balkens 19 nach rechts. Das Ende dieser Bewegung ist in Abschnitt c. von Fig. 4 dargestellt. Die Bewegung des Balkens 19 erfolgt sinusförmig, d.h. zunächst mit sehr geringer Geschwindigkeit, die dann größer wird und sich schließlich wieder auf Null verringert. Dadurch werden die auftretenden Maximalbeschleunigungen geringgehalten. Die Mitnahme der Werkstückträger erfolgt ausschließlich die Mitnahmeorgane 26.

In Abschnitt d. von Fig. 4 haben die Werkstückträger WT die jeweilige Zielposition erreicht. Der Anschlag 21 ist hochgefahren, so dass der nächstfolgende Werkstückträger an ihm anschlägt. Die Mitnahmeorgane 26 des Balkens 19 sind abgesenkt und gleichzeitig sind die Halteorgane 35 hochgefahren. In dieser Situation kann die Werkstückbearbeitung unverzüglich erfolgen. Der Balken 19 kann noch während der Werkstückbearbeitung in die Ausgangslage gemäß Abschnitt e. von Fig. 4 zurückfahren.

In der Abgabeposition AP am Ende des Hilfsförderers 16 werden die Werkstückträger WT wieder auf den Umlaufförderer 12 übergeben.

In der Regel haben die Bearbeitungspositionen BP gegenseitige Abstände, so dass die Werkstückträger vereinzelt werden müssen, damit sie entsprechende Abstände in der Bearbeitungsstation einnehmen. Fig. 5 zeigt anhand eines weiteren Beispiels eine

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andere Möglichkeit der Vereinzelung der Werkstückträger WT. Der Balken 19 ist wiederum von einem Zahnrad 52 linear angetrieben, das in eine Verzahnung 53 des Balkens eingreift. Der Balken 19 ist über ein Getriebe 55 mit einem weiteren Balken 56 verbunden, der dadurch mit der halben Geschwindigkeit des Balkens 19 angetrieben wird. Das Getriebe 55 weist eine ortsfeste Verzahnung 57 auf, die mit einem an dem Balken 56 gelagerten Zahnrad 58 in Eingriff steht. Dieses Zahnrad steht weiterhin mit einer Zahnstange 59 in Eingriff, die mit dem Balken 19 fest verbunden ist. Dadurch sind die Balken 19 und 56 miteinander gekoppelt, wobei der Balken 56 mit der halben Geschwindigkeit des Balkens 19 bewegt wird. Der Balken 56 weist ein gesteuertes Mitnahmeorgan 26a auf, das in der Übergabeposition UP an dem Werkstückträger WT angreift und diesen dann in die erste Bearbeitungsposition BPl zieht. Dieser Hub wird als Einzugshub bezeichnet. Er ist halb so groß wie die später folgenden Arbeitshübe.

Am ausgangsseitigen Ende des Hilfsförderers ist ein weiterer Balken 60 vorgesehen, der mit dem Balken 56 über eine Stange 61 fest verbunden ist. Dieser Balken 60 weist ein Mitnahmeorgan 26b auf. Er bewirkt einen Ausstoßhub der Werkstückträger von der letzten Bearbeitungsposition BP4 in die Abgabeposition AP, der halb so groß ist wie ein Arbeitshub. Auf diese Weise werden die Werkstückträger am Ausgabeende wieder näher aneinandergesetzt.

Claims

1. Montagelinie mit mindestens einem Umlaufförderer (12), welcher Werkstückträger (WT) transportiert, und mindestens einer Bearbeitungsstation (BS), welche mehrere im Förderweg hintereinander angeordnete Bearbeitungspositionen (BP1-BP4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bearbeitungsstation eine Übergabe der Werkstückträger (WT) an einen intermittierend arbeitenden Hilfsförderer (16) erfolgt, der die Werkstückträger innerhalb der Bearbeitungsstation von einer Bearbeitungsposition zur nächsten transportiert, und dass an jeder Bearbeitungsposition (BP1-BP4) ein gesteuertes Halteorgan (35) vorgesehen ist, welches nach Beendigung eines Vorschubschrittes des Hilfsförderers (16) an dem Werkstückträger (WT) angreift und diesen dadurch lagerichtig an der Bearbeitungsposition positioniert.

2. Montagelinie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsförderer (16) einen sich über mindestens zwei Bearbeitungspositionen erstreckenden, in Längsrichtung angetriebenen Balken (19) aufweist, der mindestens ein an dem Werkstückträger (WT) angreifendes gesteuertes Mitnahmeorgan (26) aufweist.

3. Montaglinie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnahmeorgan (26) derart gesteuert ist, dass es nur während der Bewegung des Balkens (19) in Eingriff mit dem Werkstückträger (WT) ist.

4. Montagelinie nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteorgan (35) derart gesteuert ist, dass es nur dann in Eingriff an dem Werkstückträger (WT) ist, wenn das Mitnahmeorgan (26) außer Eingriff ist.

5. Montagelinie nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsförderer (16) einen Antrieb (20) aufweist, der bei jedem Vorschubschritt die Vorschubgeschwindigkeit nach einer vorgegebenen Funktion stetig steigert und sie danach stetig bis auf Null verringert.

6. Montagelinie nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Übergabeposition (UP) eine Vereinzelung der zuvor in dichter Folge auf dem Umlaufförderer (12) befindlichen Werkstückträger (WT) erfolgt.

7. Montagelinie nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteorgane (35) der Bearbeitungspositionen (BP1-BP4) einer Bearbeitungsstation mechanisch miteinander gekoppelt sind.

8. Montagelinie nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeorgane (26) des Hilfsförderers (16) mechanisch miteinander gekoppelt sind.

9. Montagelinie nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlaufförderer (12) ein Reibungsförderer ist.

10. Montagelinie nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlaufförderer (12) sich durch die Bearbeitungsstation erstreckt und dass in der Bearbeitungsstation Prismenschienen (17, 18) verlaufen, an denen die Werkstückträger (WT) unter Entfernung von dem Umlaufförderer (12) angreifen.

11. Montagelinie nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträger (WT) mit Rollen (24) versehen sind, die an Führungsschienen (17, 18) in der Bearbeitungsstation angreifen, um den Werkstückträger (WT) zu tragen.