DE3887405T2 - Vorrichtung zum Ein- und Ausführen von Trägern in einem Positionierungsgerät und Wähleinrichtung zum Anwenden in einer derartigen Vorrichtung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ein- und Ausführen von Trägern in einem Positioniergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Die Erfindung bezieht sich gleichfalls auf eine Wähleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
• In einer bekannten Vorrichtung der eingangs erwähnten Art aus der Zeitschrift "Assembly Automation" 7 (2), 59-62, 1987, sind vier Roboter (Positioniergeräte) an einer Seite eines Montagebandes angeordnet, während jedem dieser vier Roboter gegenüber sich ein sogenannter Schüttelfüller für die Zufuhr von Bauelementen an der anderen Seite des Montagebandes befindet. Die Bauelemente werden nahe bei einer Ausfuhr der Schüttelfüller vom Roboter von der anderen Seite des Montagebandes nach einem Träger befördert und anschließend von den Robotern mit anderen Bauelementen zusammengefügt. Wenn in einer Arbeitsstation mit zugeordnetem Roboter und mit Bauelementzufuhr ein anderes Bauelement montiert werden muß, ist es im beschriebenen Entwurf notwendig, daß je Arbeitsstation eine Anzahl von Schüttelfüllern für mehrere Bauelemente vorhanden ist. Dies nimmt nicht nur viel Raum in Anspruch beim Montageband, sondern führt gleichfalls zu einer höheren Anfälligkeit für Störungen im Montageverfahren und zu einer beschränkten Wahl in der Art der Bauelemente.
• Die Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Wähleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10 sind aus GB-A-4 558 983 bekannt.
• Die Vorrichtung und die Wähleinrichtung nach der Erfindung nach den Ansprüchen 1 und 10 enthalten eine verhältnismäßig einfache kompakte und robuste Greifereinrichtung, in der die Bewegung des Greifers oder des Endeffektors eine gerade Linie verfolgt und einheitlich ohne Erschütterungen erfolgt. Es sei bemerkt, daß der Träger für den Transport von Bauelementen, Produkten, Werkzeugen oder Kombinationen dieser Elemente entwickelt sein kann. Ein Produkt kann auch ein sog. Halbprodukt sein, das noch eine Anzahl von Operationen erfahren soll.
• Da die Wähleinrichtung mit der darin angeordneten Greifereinrichtung in vertikaler Richtung längs des Magazins verschiebbar ist, wird eine sehr flexible Zufuhr verschiedener Bauteile oder von Produkten auf Standardträgern erhalten, die verhältnismäßig wenig dauerhaft belegten Raum in dem Montageband erfordert.
• Es sei bemerkt, daß im Buch "Flexible Automation in Japan", veröffentlicht im Jahre 1984 von John Hartley auf Seite 165, eine Vorrichtung zum Zu- und Abführen von Bauelementen in einem Roboter, wobei für die Zufuhr von Bauelementen aus einem Magazin ein Aufzug verwendet wird, in dem gefüllte Bauelementträger sich ständig in vertikaler Richtung herabbewegen, während für die Abfuhr der leeren Bauelementträger ein gleichartiger Aufzug verwendet wird, in dem die Bauelementträger sich ständig in vertikaler Richtung hinaufbewegen. Die nach dem Grundsatz "first-in first-out" arbeitenden Aufzüge lassen nur geringe Änderungen in der Art der Bauelemente zu, die in einem bestimmten Zeitraum zugeführt werden müssen, weil diese Art dabei stark von der Stapelreihenfolge der Magazine bestimmt wird.
• Ein besonderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, das mit verhältnismäßig viel verschiedenen Aufgaben belastet werden kann, ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Wähleinrichtung eine erste und eine zweite in einem Rahmen angeordnete Greifereinrichtung enthält, und der Rahmen auf einer ersten vertikalen Ebene mit einem der ersten Greifereinrichtung zugeordneten ersten Paar paralleler Führungen für einen Träger und auf einer zweiten vertikalen Ebene mit einem der zweiten Greifereinrichtung zugeordneten zweiten Paar paralleler Führungen für einen Träger versehen ist.
• Ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer verhältnismäßig geringen Masse der Wähleinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen einem Magazin und einer Positioniereinrichtung in vertikaler Richtung verschiebbare Wähleinrichtung eine einzige Greifereinrichtung enthält, mit der Träger in der Zufuhrphase in horizontaler Richtung nach einer ersten vertikalen Ebene auf einem Tisch in der Positioniereinrichtung verschiebbar sind, und mittels des in vertikaler Richtung verschiebbaren Tisches nach einer zweiten vertikalen Ebene in der Positioniereinrichtung verschiebbar sind, in der sich ein Paar paralleler Führungen zum Unterstützen und für Horizontalbeförderung in der Abholphase des Trägers befinden.
• Wieder ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Greifereinrichtung einen verhältnismäßig großen Hub besitzt, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsarm drehbar um die Hauptachse im Schlitten gelagert ist, der parallel zur geraden Linie verschiebbar ist, auf der der Endeffektor verschiebbar ist, und dieser Schlitten mit einem Antrieb zum Drehen des Antriebsarms um die Hauptachse versehen ist.
• Ein weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der die Geradführung der Greifereinrichtung auf verhältnismäßig einfache Weise erhalten wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des vom Schlitten unterstützten Antriebsarms ein auf dem Schlitten befestigtes erstes Zahnrad enthält, das zur Hauptachse koaxial ist und mit einem auf dem Antriebsarm drehbar angeordneten und über das erste Zahnrad abrollenden zweiten Zahnrad im Eingriff steht, das mit einem auf dem Tragarm befestigten dritten Zahnrad im Eingriff steht und zur genannten Gelenkachse koaxial ist, wobei die Teilkreisdurchmesser des ersten, des zweiten und des dritten Zahnrades sich als 2 : 1 : 1 verhalten, während die Längen des Antriebsarms und des Tragarms sich als 1 : 1 verhalten.
• Ein noch anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem spielfreien Antrieb für den Antriebsarm der Greifereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten eine Führung für einen Wagen bildet, der in bezug darauf parallel zur geraden Linie verschiebbar und mit zwei flexiblen Streifen an einer Platte gekoppelt ist, die am Antriebsarm befestigt und zusammen mit dem Antriebsarm um die Hauptachse drehbar ist.
• Ein noch weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem verhältnismäßig leicht gewichtigen und preisgünstigen Antrieb des Wagens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen mit einem auf dem Schlitten befestigten ersten pneumatischen Motor gekoppelt ist, während der Wagen in bezug auf den Schlitten gegen Federwirkung verschiebbar ist.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
• Fig. 1 eine erste Art eines automatisierten Montagebandes, in dem eine erfindungsgemäße Vorrichtung ausgenutzt wird,
• Fig. 2 eine zweite Art eines automatisierten Montagebandes, in dem eine erfindungsgemäße Vorrichtung benutzt wird,
• Fig. 3 eine erste Art von Roboter im vergrößerten Maßstab gemäß der Verwendung bei den Montagebändern nach Fig. 1 und 2,
• Fig. 4 eine zweite Art von Roboter in vergrößertem Maßstab gemäß der Verwendung in den Montagebändern nach Fig. 1 und 2,
• Fig. 5 schematisch die Wirkungsweise einer ersten Art von Wähleinrichtung, die in den Montagebändern nach Fig. 1 und 2 verwendbar ist,
• Fig. 6 schematisch die Wirkungsweise einer zweiten Art von Wähleinrichtung, die in den Montagebändern nach Fig. 1 und 2 verwendbar ist,
• Fig. 7 eine perspektivische Draufsicht auf eine Greifereinrichtung, die in Wähleinrichtungen nach Fig. 1, 2, 5 und 6 anwendbar ist,
• Fig. 8 eine weitere perspektivische Draufsicht auf die Greifereinrichtung nach Fig. 7 in einer anderen Stellung,
• Fig. 9 eine perspektivische Draufsicht auf eine Greifereinrichtung nach Fig. 7 und 8 in vergrößertem Maßstab,
• Fig. 10 schematisch die Wirkungsweise der Greifereinrichtung nach Fig. 7 bis 9,
• Fig. 11 eine perspektivische Vorderansicht eines Teils eines Montagebandes mit einer Wähleinrichtung,
• Fig. 12 eine perspektivische Hinteransicht eines Teiles eines Montagebandes mit einer Wähleinrichtung entsprechend Fig. 11,
• Fig. 13 einen schematischen Vertikalantrieb der Wähleinrichtung.
• Die in Fig. 1 veranschaulichte erste Art eines automatisierten Montagebandes enthält eine sog. dezentialisierte Zufuhr von Bauelementen, die im weiteren näher erläutert wird. Das mit der Bezugsziffer 1 bezeichnete Montageband ist aus zwei parallelen Bahnen 3 und 5 aufgebaut, die nahe bei einem Anfangs- und Endpunkt durch ein erstes Transfermittel 7 und ein zweites Transfermittel 9 gekoppelt sind. Auf den Bahnen 3 und 5 befindet sich eine Anzahl plattenförmiger Produktträger 11, die auf dem Montageband 1 einen mit Pfeilspitzen 13 angegebenen Weg zurücklegen. Die Produktträger 11 werden in Horizontalbahnen 3 und 5 durch Reibungsrollen 15 angetrieben, die mittels Pesen 17 mit sich auf die ganze Länge der Bahnen erstreckenden parallelen horizontalen Antriebsachsen 19 und 21 gekoppelt sind. In den Transfermitteln 7 und 9 befinden sich Reibungsrollen 23, die auf gleiche Weise wie die Reibungsrollen 15 angetrieben werden. Die Bauelementzufuhr erfolgt aus einem Zentralspeicher 25, in dem sich in horizontaler Richtung verschiebbare Magazine 27 mit in vertikaler Richtung gruppierten plattenförmigen Bauelementträgern 29 befinden. Im Zentralspeicher 25 befinden sich weiter in horizontaler Richtung verschiebbare Magazine 31, die mit den in vertikaler Richtung gruppierten Produktträgern 11 gefüllt sind. Die Magazine 27 und 31 sind im vorliegenden Fall auf gleiche Weise aufgebaut, obgleich dies nicht unbedingt notwendig ist. Die plattenförmigen Bauelementträger 29 und die plattenförmigen Produktträger 11 haben gleiche Außenabmessungen und können sowohl in den Magazinen 27 als auch in den Magazinen 29 angeordnet werden, obgleich das hier nicht der Fall ist. Ein Produkt auf einem Produktträger 11 kann beispielsweise ein Chassis sein, in dem die Bauelemente aus einem Bauelementträger 29 an der Stelle einer sog. Arbeitsstation angeordnet werden müssen. Bei einer dezentralen Zufuhr von Bauelementen werden diese an der Stelle einer Arbeitsstation dem Montageband 1 mittels der Bauelementträger 29 zugeführt, während die Zufuhr der Produktträger 11 an anderer Stelle entlang des Montagebandes 1 erfolgt. Die Zufuhr und die Abfuhr gefüllter und leerer Bauelementträger 29 erfolgt beim Montageband nach Fig. 1 mit den Arbeitsstationen A, B und C dezentral in den Arbeitsstationen B und C. Die Zufuhr und Abfuhr unbearbeiteter bzw. bearbeiteter Produktträger 11 erfolgt in einer Station D. In den Arbeitsstationen A, B und C befinden sich Montageroboter R(A), R(B) bzw. R(C) einer Art wie sie in vergrößertem Maßstab in Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Aus Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, daß die Roboter R(A), R(B) und R(C) in einer horizontalen Ebene gesehen einen Rechteckarbeitsraum enthalten, der auf optimale Weise mit dem erforderlichen Montagegebiet der Montagelinie 1 zur Deckung gebracht werden kann. In jeder der Arbeitsstationen A, B und C befindet sich eine nicht dargestellte Zentriereinrichtung einer üblichen Art, mit der mittels Stifte und Zentrierlöcher in den Bauelementträgern 29 eine gute gegenseitige Positionierung der Roboter und der Bauelementträger erhalten wird. Sowohl die nicht dargestellten Zentriereinrichtungen als auch die Roboter müssen als Positioniereinrichtung der eingangs erwähnten Art angesehen werden. Die zentrierte Stellung des Bauelementträgers 29 ist eine Wartestellung, aus der der Roboter Bauelemente aus einem örtlichen Speicher nach einem auf der Bahn 3 des Montagebandes 1 befindlichen Produktträger 11 befördern kann.
• Zwischen den Magazinen 27 mit den Bauelementen in den Arbeitsstationen B und C und dem Band ist eine Wähleinrichtung 33 angeordnet. In der Station D ist ebenfalls eine Wähleinrichtung 33 zwischen dem Magazin 31 mit Produkten und dem Band 1 angeordnet. Die Magazine 27 und 31 können an den Wähleinrichtungen 33 mittels einer pneumatisch-mechanischen Kopplung 35 loslöslich befestigt werden, von der ein auf den Magazinen befindlicher Teil in Fig. 1 dargestellt und ein auf der Wähleinrichtung befindlicher Teil in Fig. 12 ist. Mit der Wähleinrichtung 33 können Produktträger 11 und Bauelementträger 29 aus einem Magazin 31 nach dem Montageband 1 (Bahn 3) und aus einem Magazin 27 nach einer zentrierten Stellung in einer oder mehreren der Arbeitsstationen A, B und C befördert werden. Die einen derartigen Transport begleitenden Verschiebungen eines Bauelementträgers oder Produktträgers werden anhand der schematisch dargestellten Fig. 5 und 6 beschrieben, bevor der Aufbau der Wähleinrichtung 33 erläutert wird.
• In Fig. 5 sind die Verschiebungen einer ersten Art von Wähleinrichtung 33a mit einer ersten und einer zweiten in einem Rahmen 37 angeordneten Greifereinrichtung G1 und G2 dargestellt, während Fig. 6 die Verschiebungen einer zweiten Art von Wähleinrichtung 33b mit nur einer einzigen in einem Rahmen 37 angeordneten Greifereinrichtung G zeigt. Die Greifereinrichtungen G, G1, G2 der beiden Arten von Wähleinrichtungen 33a und 33b sind baulich gleich und werden in Fig. 7, 8 und 9 dargestellt. In Fig. 11 und 12 ist eine Wähleinrichtung der ersten Art mit zwei Greifereinrichtungen dargestellt. Die beiden Rahmen 37 mit je einer Greifereinrichtung 39 sind auf einem Schlitten 41 befestigt, der in vertikaler Richtung programmgesteuert verschiebbar ist (siehe Fig. 11). Bei der in Fig. 2 dargestellten zweiten Art eines automatisierten Montagebandes 1 werden dieselben Baumoduln wie beim Montageband 1 nach Fig. 1 sowie dieselbe Roboterart, dieselben Magazine und dieselben Wähleinrichtungen verwendet. Fig. 2 dient zur Veranschaulichung der Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung und ist daher ebenfalls möglichst mit den in Fig. 1 benutzten Bezugsziffern bezeichnet. Beim Montageband 1 nach Fig. 2 erfolgt die Zufuhr und die Abfuhr der Bauelementträger 29 an der Stelle von zwei Stationen E und F und nicht an der Stelle der Arbeitsstationen A, B oder C. Die Zufuhr und die Abfuhr der Produktträger 11 erfolgt in der Station D. Eine derartige Zu- und Abfuhr von Bauelementträgern und Produktträgern, die nicht in den Arbeitsstationen A, B oder C erfolgt, wird mit zentraler Zu- und Abfuhr bezeichnet. Das Montageband 1 ist jetzt mit zwei Ebenen versehen, u.zw. einer oberen Ebene mit den Bahnen 3, 5 und den Transfermitteln 7 und 9, auf denen Produktträger 11 den Weg 13 verfolgen, und einer unteren Ebene mit den Bahnen 43 und 45 und den Transfermitteln 47 und 49, auf denen Bauelementträger 29 einen Weg 51 verfolgen. Die Bauelementträger 29 werden genauso angetrieben wie oben bereits anhand der Fig. 1 beschrieben wurde. Die Wähleinrichtungen 33 in den Arbeitsstationen B und C dienen zunächst als Aufzug zwischen den zwei Ebenen des Montagebandes. Die Wähleinrichtungen 33 in den Stationen E und F arbeiten immer nach zwei Seiten hin: An der Seite der Magazine 27 mit Bauelementträgern 29 wird aus den Ebenen der Magazine eine Wahl getroffen, während an der Seite des Montagebandes 1 immer Bauelementträger 29 auf der unteren Ebene des Montagebandes 1 ein- oder ausgeführt werden. Die Zu- und Abfuhr von Bauelementträgern 29 nach und aus den Arbeitsstationen A, B oder C erfolgt also immer über die Bahnen 43 und 45 auf der unteren Ebene des Montagebandes. Durchgang von Bauelementträgern 29 in horizontaler Richtung über die Wähleinrichtungen 33 der Arbeitsstationen B oder C nach einem oder dem anderen Speicher findet nicht statt, obgleich das System sich dazu tatsächlich verwenden ließe.
• Bei einem Vergleich des Montagebandes, das eine dezentrale Zufuhr von Bauelementen nach Fig. 1 hat, und mit dem Montageband, das eine Zentralzufuhr von Bauelementen nach Fig. 2 hat, wird klar, daß die beiden Systeme mehrere Vorteile bieten. Das Montageband mit dezentraler Zufuhr von Bauelementen an der Stelle der Arbeitsstationen A, B oder C kennt eine verhältnismäßig niedrige Belastung des Transportsystems, eine verhältnismäßig einfache Verfahrensregelung und eine verhältnismäßig geringe Kapitalinvestition. Das Montageband mit Zentralzufuhr von Bauelementen an einer festen (zentralen) Position auf dem Montageband, die nicht in den Arbeitsstationen A, B oder C liegt, kennt einen verhältnismäßig klaren und eindeutigen Transport vom Zentralspeicher nach dem Montageband, eine verhältnismäßig geringe Geschwindigkeit von Material auf dem Montageband, so daß Überwachung dabei einfach ist, und eine verhältnismäßig hohe Flexibilität (Wahlfreiheit) beim Ändern, des Montagemusters (u. a. Reihenfolge der Montagehandlungen in den Arbeitsstationen).
• Bei der in Fig. 5 dargestellten Wähleinrichtung 33a, die zwei in den Rahmen 37 angeordnete Greifer G1 und G2 enthält, ist mit elf numerierten Verfahrensschritte (Bilder 5,1 bis 5.11) eine Zufuhrphase und eine Abfuhrphase für einen Bauelement- oder Produktträger 29, 11 veranschaulicht. Es wird mit einem Bild 5.1 gestartet, in dem der Zustand dargestellt ist, bei dem der Greifer G2 gerade einen vollen Träger (Ende Zufuhrphase) in die Zentriereinrichtung (Positioniereinrichtung) befördert hat. Anschließend ist im Bild 5.2 eine Zentrierung des Trägers angegeben, wodurch er auf eine Arbeitsebene W kommt. Im Bild 5.3 haben die Montagehandlungen angefangen und sind der Rahmen 37 auf eine Ebene M2 im Magazin 27,31. Der Greifer G1 befindet sich jetzt auf der Ebene M2 und stellt im Bild 5.4 einen Leerträger in das Magazin ab. Danach steigt der Rahmen 37 auf die Ebene M1 im Magazin im Bild 5.5, und der untere Greifer G2 bringt im Bild 5.6 einen vollen Träger nach dem Rahmen 37. Das Bild 5.7 gibt dabei an, daß der Rahmen 37 bis gerade unter der Arbeitsebene abgesunken ist und in einer Wartestellung steht, bis der Träger in der Positioniereinrichtung leer ist und die Montagehandlungen beendet wurden. Im Bild 5.8 ist der Träger vom Roboter entleert und im Bild 5.9 ist der leere Träger in der Positioniereinrichtung dezentriert. Anschließend hat im Bild 5.10 der obere Greifer G1 den leeren Träger aus der Positioniereinrichtung nach dem Rahmen 37 befördert. Im Bild 5.11 ist der Rahmen 37 auf etwas unter der Arbeitsebene W angestiegen, so daß der untere Greifer G2 einen vollen Träger in die Positioniereinrichtung einführen kann und eine neue Startposition erreicht wird.
• Bei der in Fig. 6 dargestellten Wähleinrichtung 33b, die nur einen im Rahmen 37 angeordneten Greifer G enthält, ist mit fünfzehn numerierten Verfahrensschritten (Bilder 6.1 bis 6.15) eine Zufuhrphase und eine Abfuhrphase für einen Bauelement- oder Produktträger 29,11 veranschaulicht. Es wird mit dem Bild 6.1 angefangen, in dem der Zustand angegeben ist, daß der Greifer G gerade einen vollen Träger von der Wähleinrichtung 33b nach einem pneumatisch in vertikaler Richtung verschiebbaren Tisch 53 befördert hat. Der Tisch 53 kann also mit einem vollen Träger unter dem Arbeitsniveau W versehen werden, auf dem sich ein dezentrierter Träger befindet, der von einem Roboter am Montageband 1 betätigt wird. Im Bild 6.2 steigt die Wähleinrichtung 33b auf gerade unter dem Arbeitsniveau W und bleibt auf dieser Ebene in einer Wartestellung, bis der obere Träger auf der Ebene W vom Roboter entleert ist. Dieser Zustand ist im Bild 6.3 erreicht. Im Bild 6.4 ist der obere Träger dezentriert. Nachdem der obere leere Träger vom Greifer G festgegriffen ist, befördert er gemäß dem Bild 6.5 den leeren Träger nach der Wähleinrichtung 33b. Es sei bemerkt, daß sich gerade unter der Arbeitsebene W zwei parallele gerade Führungen für einen Träger befinden, die in horizontaler Richtung auseinander und nacheinander zu bewegt werden können. Eine derartige parallele Verschiebung von Führungen kann beispielsweise mittels eines Gestänges oder einer Exzentereinrichtung erhalten werden, das bzw. die von einem pneumatisch gesteuerten Kolben angetrieben wird. Im Bild 6.6 ist der Weg für den Tisch 53 durch seitliche Verschiebung der erwähnten Trägerführungen bereits freigemacht. Im Bild 6.7 hat der aufwärts bewegende Tisch 53 den vollen Träger auf die Arbeitsebene W gebracht. Im Bild 6.8 ist die Rückkehr der Trägerführungen nach dem Kolben dargestellt, bei dem sie den vollen Träger auf der Ebene W unterstützen. Im Bild 6.9 ist der Tisch 53 heruntergegangen und im Bild 6. 10 ist der Träger auf der Ebene W gegen den Roboter (Positioniereinrichtung) zentriert. Das Bild 6.11 stellt den Anfang der Bearbeitungsphase und des Heruntergehens der Wähleinrichtung 33b dar, so daß der Greifer G den leeren Träger auf der Ebene M2 in das Magazin 27, 31 einführen kann. Im Bild 6.12 befindet sich der leere Träger bereits im Magazin und der Greifer ist nach rechts verschoben, so daß die Wähleinrichtung 33b auf die Ebene M1 im Magazin 27,31 nach oben gehen kann, um einen vollen Träger abzuholen. Dies ist im Bild 6.13 dargestellt. Im Bild 6.14 ist der volle Träger bereits nach der Wähleinrichtung 33b befördert, so daß er auf die im Bild 6.14 angegebene Position unter die Arbeitspegel W absinken kann. Der volle Träger wird jetzt anschließend vom Greifer G dem Tisch 53 zugeführt. Dies geschieht auch, wenn der auf der Ebene W befindliche Träger noch in Bearbeitung ist. Eine neue Startstellung ist jetzt faktisch erreicht.
• Bei einem Vergleich der Wähleinrichtungen 33a und 33b nach Fig. 5 und 6 ist auffällig, daß von den in der obigen Beschreibung genannten zwei relativen vertikalen Ebenen eine eine örtliche Vorratsebene mit einer zugeordneten Warteposition darstellt, die sich für die Wähleinrichtung 33a in der Wähleinrichtung selbst und für die Wähleinrichtung 33b unter der Arbeitsebene W an der Stelle der Positioniereinrichtung (Zentriereinrichtung, Roboter) befindet. Die Zufuhrphase der Wähleinrichtung 33a nach Fig. 5 bezieht sich auf die Bilder 5.11 und 5.1, während die Abfuhrphase die Bilder 5.9 und 5.10 betrifft. Bei der Wähleinrichtung 33b nach Fig. 6 bezieht sich die Zufuhrphase auf die Bilder 6.15 und 6. 1, während die Abholphase die Bilder 6.4 und 6.5 betrifft. Es sei bemerkt, daß die Begriffe Zufuhrphase und Abholphase nur die Wechselwirkungen der Wähleinrichtung und der Positioniereinrichtung betreffen und sich nicht auf die Zufuhr leerer Träger in das Magazin und das Abholen voller Träger aus dem Magazin beziehen.
• Die in Fig. 7, 8 und 9 dargestellte Greifereinrichtung 39 enthält einen um eine Hauptachse 55 drehbaren Antriebsarm 57, der mit einem Tragarm 59 an der Stelle einer Gelenkachse 61 nahe bei seinem von der Hauptachse 55 abgewandten Ende enthält. Die Hauptachse 55 und die Gelenkachse 61 verlaufen parallel. An seinem von der Gelenkachse 61 abgewandten Ende ist der Tragarm 59 mit einem Endeffektor oder Greifer 63 versehen, die auf einer die Hauptachse 55 senkrecht schneidenden geraden horizontalen Linie verschiebbar ist. Es sei bemerkt, daß von Fig. 7 bis Fig. 9 die Anzahl der Einzelheiten größer wird. Einzelheiten über den Antrieb der Arme 57 und 59 sind in Fig. 7 nicht sichtbar, jedoch zwar in Fig. 8 und 9. Die Hauptachse 55 wird durch die Mittellinie eines mit einem Schlitten 65 verbundenen Achszapfens 67 gebildet, auf dem der Antriebsarm 57 drehbar gelagert ist (siehe Fig. 9). Integriert mit dem Achszapfen 57 ist ein Zahnradsegment 69, das am Schlitten 65 befestigt ist. Im Antriebsarm 57 ist ein um eine Achse parallel zur Hauptachse 55 drehbares Zahnrad 71 gelagert, das mit dem Zahnradsegment 69 im Eingriff ist. Am Tragarm 59 ist ein um die Gelenkachse 61 drehbares Zahnrad 73 befestigt, das mit dem Zahnrad 71 im Eingriff steht (siehe Fig. 8). Bei der Drehung des Antriebsarms 57 um die Hauptachse 55 rollt das Zahnrad 71 also über das Zahnradsegment 69 ab und dreht das Zahnrad 73 zusammen mit dem Tragarm 59 um die Gelenkachse 61. Die Durchmesser der sog. Teilkreise des Zahnradsegments 69, des Zahnrades 71 und des Zahnrades 73 verhalten sich als 2 : 1 : 1 und die Längen des Antriebsarms 57 und des Tragarms 59 verhalten sich wie 1 : 1. Unter der Länge des Antriebsarms 57 sei der kürzere Abstand zwischen der Hauptachse 55 und der Gelenkachse 61 verstanden, während unter der Länge des Tragarms 59 der Abstand zwischen der Gelenkachse 61 und einer dazu parallel verlaufenden Linie durch den Angriffspunkt des Greifers 63 mit einem Träger 11, 29 verstanden sei. Es sei bemerkt, daß der Greifer 63 einen U-förmigen Querschnitt enthält, dessen Schenkel 75 hinter die Ränder 77 (siehe Fig. 11 und 12) der Träger 11, 29 einhaken. Durch das erwähnte Durchmesser/Längenverhältnis wird erreicht, daß der Greifer 63 eine gerade Linie verfolgt, die die Hauptachse 55 senkrecht schneidet und parallel zu einem Führungenpaar 79 auf dem Rahmen 37 verläuft. Im vorliegenden Fall, in dem zwei übereinander angeordnete und am Schlitten 41 befestigte Rahmen 37 an je einer Greifereinrichtung 39 befestigt sind, besitzt der obere Rahmen 37 ein erstes Paar paralleler Führungen 79 und der untere Rahmen 37 ein zweites Paar paralleler Führungen 79. Es handelt sich also um die erste Ausführungsform der Wähleinrichtung 33a. Die Wähleinrichtung 33b enthält nur einen am Schlitten 41 befestigten Rahmen 37 mit nur einem Paar von Führungen 79. Wie aus Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, ist der Rahmen 37 mit zwei Durchgängen 81 für den Greifer 63 versehen. Die Drehung des Antriebsarms 57 wird wie folgt erreicht (siehe Fig. 9). Das nahe bei der Hauptachse 55 liegende Ende des Antriebsarms 57 ist als runder Scheibe 83 ausgeführt, auf die ein erstes biegsames Metallband 85 und ein zweites biegsames Metallband 87 aufgewickelt werden können. Das erste Band 85 ist mit seinem einen Ende an einer Scheibe 83 an einer mit der Bezugsziffer 89 bezeichneten Stelle und mit seinem anderen Ende an einem auf dem Schlitten 65 verschiebbaren Wagen 91 befestigt. Das zweite Band 87 ist mit seinem einen Ende an der Scheibe 83 an einer Stelle mit der Bezugsziffer 93 und an seinem anderen Ende am Wagen 91 befestigt. Der Wagen 91 ist auf einer auf dem Schlitten 65 befestigten geraden Führung 95 verschiebbar, die parallel zur Linie verläuft, auf der der Greifer 63 sich verschiebt. Auf dem Schlitten 65 ist ein an sich bekannter erster pneumatischer Motor 97 (siehe Fig. 7) befestigt, der einen in der Zeichnung nicht sichtbaren Mitnehmer enthält. Dieser Mitnehmer ist mit dem Wagen 91 gekoppelt. Der Schlitten 65 ist mit einem an sich bekannten zweiten pneumatischen Motor 99 gekoppelt, von dem eine Kolbenstange 101 am Rahmen 37 und ein Zylinder 103 am Schlitten 65 befestigt sind. Auch der Schlitten 65 ist auf einer Führung 105 (siehe Fig. 8 und 9) parallel zur geraden Linie verschiebbar, die der Greifer 63 verfolgt. Der Wagen 91 ist mit einem als Unterstützung dienenden Flansch 107 versehen, an den an einer Seite eine Schraubfeder 109 und an der anderen Seite eine Schraubfeder 111 anliegt. Die Schraubfedern 109 und 111 liegen um eine Rundstande 113, die durch den Flansch 107 heraustritt und in zwei Lagerblöcken 115 und 117 unterstützt wird, die auf dem Schlitten 65 befestigt sind (siehe Fig. 8). Auf der Stange 113 sind die Stützen 119 und 121 für die Federn 109 und 111 befestigt. Bei dem in Fig. 8 und 9 dargestellten Zustand ist nur die Feder 111 angespannt, die Feder 109 ist unbelastet. Die Federn 109 und 111 stehen also unter Druckspannung oder sie sind spannungsfrei und werden also als Druckfedern verwendet. Mit den Federn 109 und 111 wird erreicht, daß keine unzulässigen Stoßkräfte auf den Träger und auf den Wagen 91 am Ende des Hubes ausgeübt werden. Derartige Stoßkräfte könnten vom ersten pneumatischen Motor 97 ausgelöst werden (siehe Fig. 7), der eine nahezu konstante Antriebskraft auf dem ganzen Weg liefert, auf dem sich der Wagen 91 verschiebt. Wie aus Fig. 8 und 9 ersichtlich ist, befindet sich in dem Tragarm 59 eine Hebestange 123. Auf der Hebestange 123 ist der Greifer 63 drehbar um eine Achse parallel zur Hauptachse 55 befestigt. Die Hebestange 123 ist (nicht sichtbar) im Tragarm 59 drehbar und wird dazu auf eine an sich übliche Weise von einer kippbaren Kolbenstange, die am Tragarm 59 befestigt ist, und von einem kippbaren Zylinder pneumatisch angetrieben, der an der Hebestange befestigt ist. Die Wirkung der Greifereinrichtung wird weiter unten ebenfalls anhand der schematischen Fig. 10 näher erläutert.
• In Fig. 10.1 befindet sich der Greifer 63 in der mit Fig. 5.5 und 6.13 angegebenen Stellung, in der ein Träger 11, 29 aus einem Magazin 31, 27 herausgenommen wird. Der linke Schenkel 75 des Greifers 63 hakt sich dabei in der oberen Position der Hebestange 123 hinter den rechten Rand 77 des Trägers 11, 29. Da die Längen des Antriebsarms und des Tragarms 59/Hebestange 123 gleich R sind, befindet sich der linke Schenkel 75 des Greifers 63 in einem Abstand 2R plus der halben Greiferbreite von der Hauptachse 55. Im folgenden wird die Breite des Greifers der Einfachheit halber vernachlässigt. Es sei weiter angenommen, daß der Träger 11, 29 eine Breite X besitzt, die dem Verhältnis X > 2R entspricht. In dem mit Fig. 10. 1 veranschaulichten Zustand befindet sich der Schlitten 65 in der äußerst linken Stellung im Rahmen 37. Diese Stellung entspricht dem Zustand nach Fig. 5.5 und Fig. 6.13, in denen die Wähleinrichtung 33a bzw. 33b zum Abholen eines vollen Trägers 11, 29 aus dem Magazin 31, 27 bereitsteht, sowie dem in Fig. 1, 2, 11 und 12 dargestellten Zustand, in dem ein in der Positioniereinrichtung vorhandener Träger 11, 29 abgeholt werden muß (sofort nach der Dezentrierung). Durch eine Drehung des Antriebsarms 57 um die Hauptachse über einen Winkel von + π Radianten, wobei der eine gerade Linie verfolgende Greifer 63 den Träger 11, 29 in die im Querschnitt L-förmigen Führungen 79 des Rahmens 37 hineinzieht, befindet sich die Greifereinrichtung in der in Fig. 10.2 dargestellten Stellung. Der Träger hat sich nunmehr mittels Rollen 125 in den Führungen 79 über einen Abstand 4R nach rechts verschoben. Dabei wurde die in Fig. 8 dargestellte Position der Greifereinrichtung passiert. Der Greifer 63 wird jetzt durch Senken der Hebestange 123 im Tragarm 59 vom rechten Rand 77 des Trägers 11, 29 gelöst. Anschließend wird der Schlitten 65 mittels des zweiten pneumatischen Motors 99 über einen Abstand 4R-X nach rechts verschoben, so daß die Hauptachse 55 die mit der Bezugsziffer 55a bezeichnete Position einnimmt. Hiernach wird der Antriebsarm 57 über einen Winkel von -π Radianten um die Hauptachse 55 gedreht und die Hebestange 123 mit dem Greifer 63 wiederum angehoben. Auf diese Weise wird der linke Rand 77 des Trägers 11, 29 festgenommen, wie in Fig. 10.3 angegeben. Schließlich wird der Antriebsarm 57 erneut über einen Winkel von +π Radianten um die Hauptachse 55 gedreht. Die horizontale Gesamtverschiebung des Trägers 11, 29 beträgt jetzt 8R und genügt für eine Beförderung aus dem Magazin 27, 31 durch die Wähleinrichtungen 33a, 33b hindurch nach der Positioniereinrichtung oder umgekehrt. Der Abstand 8R wird in Phasen und durchweg nicht auf der gleichen vertikalen Ebene zurückgelegt. Nachdem ein Abstand 4R zurückgelegt ist, befindet sich der Träger in der Wähleinrichtung, die anschließend durch Aufstieg oder Abfall des Rahmens 37 die gewünschte Ebene wählt. Erst danach wird ein folgender Abstand 4R in horizontaler Richtung transportiert.
• Das Ansteigen und Abfallen des Rahmens 37 in den Wähleinrichtungen 33a, 33b wird anhand der Fig. 11 und 12 und des schematischen Antriebs nach Fig. 13 näher erläutert. Fig. 11 und 12 beziehen sich auf eine Wähleinrichtung 33a mit zwei Rahmen 37 und zwei Greifereinrichtungen 39. Grundsätzlich ist der Antrieb einer Wähleinrichtung 33b mit nur einer Greifereinrichtung 39 in nur einem Rahmen 37 gleich dem Antrieb der Wähleinrichtung 33a.
• Die Wähleinrichtung 33a ist mit einigen parallelen Führungen 127 versehen, die sich in vertikaler Richtung erstrecken und in denen der Schlitten 41 geführt ist. Der Schlitten 41 wird mit einem dritten pneumatischen Motor 129 (siehe Fig. 13) verschoben, von dem ein in einem Zylinder 131 verschiebbarer Kolben 133 mit einer Kolbenstange 135 mit dem Schlitten gekoppelt ist. Über und unter dem Kolben 133 ist der Zylinder 131 mit den Rohren 137 bzw. 139 an ein elektropneumatisches 4/2- Ventil 141 mit einem Drucktor PR und einem Entlüftungstor RE angeschlossen. Die Verschiebung des Schlittens wird mit einem mechanisch elektrischen Wandler 143 gemessen, von dem das Ausgangssignal einem Komparator 145 zugeführt wird. Aus einer Programmiereinheit 147, die einen sog. Sollwertgenerator enthält, wird ein Signal entsprechend der verlangten Position des Schlittens 41 dem Komparator 145 zugeführt und im Komparator mit dem Ausgangssignal des Wandlers 143 verglichen. Der Komparator erzeugt ein Differenzsignal, das nach der Verstärkung in einem Verstärker 149 zum Erregen der Spule,des elektropneumatischen Ventils 141 verwendet wird. Auf diese Weise kann der Schlitten 41 in jede gewünschte Vertikalposition eingeführt und darin festgehalten werden. Der Schlitten 41 kann mit einem Riegel versehen werden, der aktiviert wird, wenn die gewünschte Position erreicht ist. Indem der Schlitten 41 über einen Riegel mechanisch in die Führungen 127 in der gewünschten Position festgehalten wird, erreicht man eine stabile Positionierung, ohne daß dauerhaftes pneumatisches Nachstellen erforderlich ist. Ein derartiger Riegel kann pneumatisch, elektropneumatisch oder elektromagnetisch gesteuert werden und ist von einer an sich üblichen Art.
• Aus obiger Beschreibung ist ersichtlich, daß mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Montage- und/oder Produktionssystem erhaltbar ist, das in dem Sinne sehr flexibel ist, daß eine optimale Wahlfreiheit hinsichtlich der Art der Bauelemente und Produkte sowie hinsichtlich der Reihenfolge möglich ist, in der die verschiedenen Bearbeitungen erfolgen können. Dies wird ebenfalls dadurch bewirkt, daß das System stark modular aufgebaut ist. Es sei bemerkt, daß die beschriebenen pneumatischen Antriebe bzw. Motoren gegen elektrische oder hydraulische Antriebe austauschbar sind. Die Wähleinrichtung kann grundsätzlich auf einer unbeschränkten Anzahl vertikaler und horizontaler Ebenen eingesetzt und mit vielen Arten von Transportbahnen kombiniert werden, obgleich die Kombination mit dem beschriebenen variablen Transportsystem u. a. wesentliche Vorteile hinsichtlich der Flexibilität, der Produktionsänderungen, der Systemvergrößerung, usw. bietet.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Ein- und Ausführen von Trägern (11, 29) in einem Positioniergerät, mit Magazinen (27, 31), einer Wähleinrichtung (33) und einem Positioniergerät, wobei die Magazine (27, 31) mit vertikal gestapelten Trägern (11, 29) mit der Wähleinrichtung (33) gekoppelt werden kann, die in vertikaler Richtung längs eines Magazins verschiebbar ist und mit einer Greifereinrichtung (39) versehen ist, die in horizontaler Richtung verschiebbar ist und mit horizontal verschiebbaren Trägern zwischen Magazinen und der Wähleinrichtung oder mit horizontal verschiebbaren Trägern zwischen der Wähleinrichtung und dem Positioniergerät gekoppelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifereinrichtung (39) zwei Arme (57, 59) gleicher Länge (R) enthält, die in horizontalen Ebenen senkrecht auf die vertikale Hauptachse (55) verschiebbar sind und von denen ein Antriebsarm (57) um die Hauptachse (55) drehbar und mit einem auf einer geraden Linie verschiebbaren Schlitten (65) verbunden ist, während ein Tragarm (59) durch eine scharnierbare Verbindung mit dem Antriebsarm (57) in bezug darauf um eine Drehachse (61) parallel zur Hauptachse drehbar ist, die Greifereinrichtung außerdem einen Endeffektor (63) enthält, der am Tragarm (59) nahe beim Ende des Tragarms im Abstand vom Antriebsarm scharnierbar verbunden ist und mit einem Träger gekoppelt werden kann, wobei die Greifereinrichtung derart angeordnet ist, daß bei Drehung des Antriebsarms (57) der Endeffektor auf einer geraden Linie verschiebbar ist, die die Hauptachse senkrecht schneidet, und dem der Schlitten (65) parallel zur geraden Linie folgt, wobei ein Träger von der Greifereinrichtung über einen horizontalen Abstand (8R) gleich einem Mehrfachen der Länge (R) der Arme durch Verkoppeln des Endeffektors mit einem Ende des Trägers, durch erstmaliges Drehen der Arme zum Verlagern des Trägers auf der geraden Linie im wesentlichen über das Vierfache der Länge der Arme, durch Entkoppeln des Endeffektors vom Träger, durch Drehen der Arme zum zweiten Mal, wodurch die erste Drehung der Arme aufgehoben wird, durch Verkoppeln des Endeffektors mit dem anderen Ende des Trägers, durch Verschieben des Schlittens (65) und durch Drehen der Arme zum dritten Mal zum Verlagern des Trägers auf der geraden Linie über im wesentlichen weitere vier Längen der Arme transportierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verlagern des Schlittens (65) die Arme und der Endeffektor zwischen der ersten und der dritten Drehung über eine vorgegebene horizontale Verlagerung in bezug auf den Träger gleich dem Vierfachen der Länge der Arme weniger der Länge des Trägers verschiebbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene horizontale Verlagerung zwischen der ersten und der zweiten Drehung oder zwischen der zweiten und der dritten Drehung erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsarm im Schlitten drehbar um die Hauptachse gelagert ist, der parallel zur geraden Linie verschiebbar ist, auf der der Endeffektor verschiebbar ist, und dieser Schlitten mit einem Antrieb zum Drehen des Antriebsarms um die Hauptachse versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des vom Schlitten getragenen Antriebsarms ein ersten Zahnrad enthält, das am Schlitten befestigt ist, zur Hauptachse koaxial verläuft und in ein zweites Zahnrad greift, das auf dem Antriebsarm drehbar angeordnet ist, um über das erste Zahnrad zu rollen, das in ein drittes Zahnrad greift, das auf dem Tragarm befestigt ist, und zur Drehachse koaxial verläuft, wobei der Teilkreisdurchmesser der ersten, zweiten und dritten Zahnräder ein Verhältnis von 2 : 1 : 1 aufweisen, während die Längen des Antriebs- und des Tragarms ein Verhältnis von 2 : 1 aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten eine Führung für einen Wagen bildet, der in bezug dazu parallel zur geraden Linie verschiebbar und mit zwei flexiblen Streifen an einer Platte gekoppelt ist, die am Antriebsarm befestigt ist und zusammen mit dem Antriebsarm um die Hauptachse drehbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen mit einem am Schlitten befestigten ersten pneumatischen Motor gekoppelt ist, während der Wagen gegen die Federwirkung in bezug auf den Schlitten verschiebbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten mit einem zweiten pneumatischen Motor gekoppelt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wähleinrichtung in vertikaler Richtung längs des Magazins verschiebbar und mit einem dritten pneumatischen Motor gekoppelt ist.

10. Wähleinrichtung mit einer Greifereinrichtung (39) zum Befördern von Trägern (11, 29), wobei die Greifereinrichtung (39) dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 entspricht.