DE4328983A1 - Anlage für die Bearbeitung und/oder Montage von auf einem Werkstückträger angeordneten Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage für die Bearbeitung und/oder Montage von auf einem Werkstückträger angeord­ neten Werkstücken in einer Transferstraße, die zumindest eine Arbeitsstation sowie eine Beschickstation für die Werkstückträger, eine Entleerstation für die Werkstück­ träger und eine Rückführeinrichtung für die Werkstück­ träger aufweist, welche die Beschickstation und die Entleerstation für die Werkstückträger verbindet. - Be­ arbeitung meint im Rahmen der Erfindung Arbeitsvorgänge an den von den Werkstückträgern aufgenommenen Werkstücken, wie sie z. B. von Werkzeugmaschinen durchgeführt werden. Montage meint die Zusammensetzung und ggf. Verbindung von mehreren Werkstücken, deren eines von dem zugeordneten Werkstückträger bereits aufgenommenen ist und von diesem in die Arbeitsstation eingeführt wurde, - während im übrigen bei der Montage die zugeordnete Arbeitsmaschine tätig wird.

Anlagen des eingangs beschriebenen grundsätzlichen Aufbaus sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Zumeist werden die Werkstückträger mit Hilfe von besonderen Förderern bewegt (vgl. DE 41 12 446 A1, EP 0 417 475 A1). Das gilt auch für die Rückführung. Die Positionierung der Werkstückträger und damit der Werkstücke erfolgt über mehr oder weniger aufwendige Hilfsvorrichtungen und je nach dem Aufwand mehr oder weniger genau.

Bei der Anlage, von der die Erfindung ausgeht (DE-AS 14 81 170), sind die Werkstückträger zu einem Plattenband vereinigt, welches von einer Schrittschaltwalze angetrie­ ben wird, während die Arbeitsmaschinen, mit denen die Bearbeitung oder eine Montage durchgeführt werden, von sekundären Schrittschaltwalzen gesteuert werden, die an die erstgenannten Schrittschaltwalzen angekoppelt sind. Über diese Ankopplung ist insoweit für die Schrittschalt­ walzen nur ein einziger Antriebsmotor verwirklicht. Auch diese bekannte Ausführungsform ist baulich und in steuerungstechnischer Hinsicht aufwendig. Sie ist darüber hinaus wenig flexibel, wenn es sich darum handelt, einerseits die Kinematik für den Transport und die Positionierung, andererseits die Kinematik in bezug auf die Arbeitsmaschinen zu verändern, um sie unterschied­ lichen betrieblichen Verhältnissen anzupassen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Anlage des eingangs beschriebenen Aufbaus zu schaffen, die sich gegenüber der bekannten Anlage, von der die Erfindung ausgeht, durch Einfachheit und hohe Positioniergenauigkeit bei einfachem Transport und einfacher Rückführung der Werkstückträger auszeichnet. Darüber hinaus soll die Flexibilität in bezug auf Anpassung an unterschiedliche betriebliche Verhältnisse verbessert werden.

Zur Lösung dieses Problems ist Gegenstand der Erfindung primär eine Anlage für die Bearbeitung und/oder Montage von auf einem Werkstückträger angeordneten Werkstücken in einer Transferstraße, die zumindest eine Arbeitsstation sowie eine Beschickstation für die Werkstückträger, eine Entleerstation für die Werkstückträger und eine Rück­ führeinrichtung für die Werkstückträger aufweist, welche die Beschickstation und die Entleerstation für die Werk­ stückträger verbindet,

• a) die Arbeitsstation weist zumindest eine Vorrichtung für den Transport und die Positionierung von Werk­ stückträgern auf, die als Lineareinheit ausgeführt ist und eine Antriebswelle, ein räumliches Kurven­ getriebe mit Stegkurve auf der Antriebswelle und eine Werkstückträgerführungseinrichtung besitzt, wobei die Stegkurve die Werkstückträger form­ schlüssig bewegt,
• b) das räumliche Kurvengetriebe besteht aus einem Transportabschnitt mit schraubenwendelförmiger Steigung und einem steigungsfreien Positionier- und Ruheabschnitt,
• c) die Arbeitsstation weist eine Arbeitsmaschine für die Bearbeitung und/oder Montage der auf den Werkstückträgern angeordneten Werkstücke auf, die dem Positionier- und Ruheabschnitt des räumlichen Kurvengetriebes zugeordnet ist,
• d) für die Beschickstation und die Entleerstation sind für diese Manipulationen eingerichtete Arbeitsmaschinen und jeweils eine der Vorrichtung der Arbeitsstation entsprechende Vorrichtung für den Transport und die Positionierung der Werk­ stückträger angeordnet,
• e) die Rückführeinrichtung für die Werkstückträger ist als Überkopfrückführeinrichtung mit als schiefe Ebene abwärtsführendem, antriebsfreien Rücklauftrum ausgebildet, der Werkstückträgerauslauf der Transferstraße ist mit einem antriebsfreien Überführungsbogen an den Rücklauftrum angeschlossen und der Rücklauftrum ist an den Werkstückträgereinlauf der Montagestraße über ein angetriebenes Überführungszahnrad angeschlossen,

wobei die Vorrichtungen für den Transport und die Posi­ tionierung der Werkstückträger einerseits, die Arbeits­ maschine andererseits über unterschiedliche Getriebe an den gleichen Antriebsmotor oder an das gleiche Motor/Ge­ triebe-Aggregat angeschlossen sind. Durch die Kombination der Merkmale a), b) und c) erreicht die Erfindung eine hohe Positioniergenauigkeit, und zwar mit in baulicher und steuerungstechnischer Hinsicht einfachen Mitteln. Im allgemeinen wird die Antriebswelle kontinuierlich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit angetrieben. Die Verein­ fachung wird durch die Kombination der Merkmale a) bis d) noch weiter fortgeführt, weil insgesamt mit den gleichen Bauteilen gearbeitet werden kann, wobei durch die weitere Kombination mit dem Merkmal e) auch die Rückführung der Werkstückträger und damit deren Umlaufführung insgesamt einfach und funktionssicher erfolgen. Auch das Überführungszahnrad ist zweckmäßigerweise an den gleichen Antriebsmotor bzw. das gleiche Motor/Getriebe-Aggregat angeschlossen wie die Vorrichtungen für den Transport und die Positionierung der Werkstückträger einerseits und der Arbeitsmaschinen andererseits. Die Maßnahme, daß die Vorrichtungen für den Transport und die Positionierung der Werkstückträger und die Arbeitsmaschine über unter­ schiedliche Getriebe an den gleichen Antriebsmotor oder an das gleiche Motor/Getriebe-Aggregat angeschlossen sind, erlaubt es, Getriebe einzusetzen, die leicht auswechselbar sind. Auf diese Weise wird die angestrebte Flexibilität erreicht. Die Rückführung erfolgt weitergehend antriebsfrei unter dem Einfluß der Schwerkraft. Besonders funktionssicher bei einfachem Gesamtaufbau ist die erfindungsgemäße Maschine, wenn die Vorrichtungen für den Transport und die Positionierung der Werkstückträger sowie das Überführungszahnrad mit Hilfe von Zahnriemen- und/oder Kettengetrieben, die Arbeitsmaschine über Steuerscheiben und Zug/Druck-Aggregate an den Antriebsmotor bzw. das Motor/Getriebe-Aggregat angeschlossen sind. Es versteht sich, daß die Arbeitsmaschinen zusätzlich einen eigenen Antrieb, z. B. für die Bearbeitungsaggregate, aufweisen können.

Es versteht sich, daß man mehrere Arbeitsstationen des beschriebenen Aufbaus reihen kann. Dann wird man zwischen diesen Übergabeförderer für die Werkstückträger anordnen, wobei die einzelnen Arbeitsstationen an den gleichen Antriebsmotor und/oder an das gleiche Motor/Ge­ triebe-Aggregat angeschlossen sind. Sind mehrere Arbeitsstationen gereiht, zwischen denen Übergabeförderer für die Werkstückträger angeordnet sind, so können die einzelnen Arbeitsstationen auch an selbständige Antriebs­ motoren und/oder selbständige Motor/Getriebe-Aggregate angeschlossen sein, die über eine Steuereinrichtung ge­ koppelt sind. In beiden Fällen besteht die Möglichkeit, mit Verzweigungen in bezug auf die Transportwege zu arbeiten, beispielsweise in einer solchen Anlage eine Mehrzahl von Arbeitsstationen auch parallel zueinander anzuordnen und/oder sog. Puffer zwischenzuschalten. Ent­ sprechende Weichen und sog. Puffereinrichtungen, die in diesem Zusammenhang erforderlich sein könnten, sind an sich bekannt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Werkstückträger als Wagen ausgeführt, deren Laufrollen an und/oder in Führungsschienen der Werkstückträger­ führungseinrichtung und der Rückführeinrichtung geführt sind. Man kann aber auch die Werkstückträger als Schlitten ausführen, die mit Führungsleisten an und/oder in Rollen­ führungsschienen geführt sind.

Im folgenden werden die beschriebenen und weitere Merkmale der Erfindung, die Gegenstand der Patentansprüche 11 bis 20 sind, ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 in der Seitenansicht das Schema einer erfindungs­ gemäßen Anlage,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem Maßstab den Ausschnitt A aus dem Gegenstand der Fig. 1,

Fig. 3 im Maßstab der Fig. 2 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand der Fig. 1,

Fig. 4 im Maßstab der Fig. 2 den Ausschnitt C aus dem Gegenstand der Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt in Richtung D-D durch den Gegenstand der Fig. 1,

Fig. 6 ein einzelnes Modul aus dem Gegenstand nach Fig. 4,

Fig. 7 einen Schnitt in Richtung E-E durch den Gegenstand nach Fig. 4 und

Fig. 8 einen Schnitt in Richtung F-F durch den Gegenstand nach Fig. 7.

Die in den Figuren dargestellte Anlage dient für die Bearbeitung und/oder Montage von auf einem Werkstückträger 1 angeordneten, nicht gezeichneten Werkstücken in einer Transferstraße, die zumindest eine Arbeitsstation 2 sowie eine Beschickstation für die Werkstückträger 1, eine Entleerstation für die Werkstückträger 1 und eine Rückführeinrichtung 3 für die Werkstückträger 1 aufweist. Die Rückführeinrichtung 3 verbindet die Beschickstation und die Entleerstation für die Werkstückträger 1. Die Arbeitsstation 2 weist zumindest eine Vorrichtung 4 für den Transport und die Positionierung der Werkstückträger 1 auf, die als Lineareinheit ausgeführt ist und eine Antriebswelle 5, ein räumliches Kurvengetriebe 6 mit Stegkurve 7 auf der Antriebswelle 5 und eine Werkstückträgerführungseinrichtung 8 besitzt, wobei die Stegkurve 7 die Werkstückträger 1 formschlüssig bewegt. Die Stegkurve 7 des räumlichen Kurvengetriebes 6 besteht aus einem Transportabschnitt 7a mit schraubenwendelförmiger Steigung und einem steigungsfreien Positionier- und Ruheabschnitt 7b. Die Arbeitsstation 2 weist eine Arbeitsmaschine M für die Bearbeitung und/oder Montage der auf den Werkstückträgern 1 angeordneten Werkstücke auf, die dem Positionier- und Ruheabschnitt 7b des räumlichen Kurvengetriebes 6 zugeordnet sind. Die Arbeitsmaschine M wurde nur schematisch dargestellt. Für die Beschickstation und die Entleerstation sind für diese Manipulationen eingerichtete Arbeitsmaschinen und jeweils eine der Vorrichtung der Arbeitsstation entsprechende Vorrichtung für den Transport und die Positionierung der Werkstückträger vorgesehen.

Die Rückführeinrichtung 3 für die Werkstückträger 1 ist als Überkopfrückführeinrichtung mit als schiefe Ebene abwärtsführendem antriebsfreien Rücklauftrum 9 ausge­ bildet. Der Werkstückträgerauslauf der Transferstraße ist mit einem antriebsfreien Überführungsbogen 10 an den Rücklauftrum 9 angeschlossen. Der Rücklauftrum 9 ist an den Werkstückträgereinlauf der Transferstraße über ein angetriebenes Überführungszahnrad angeschlossen. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform greift dieses Überführungszahnrad 11 an jedem Werk­ stückträger 1 mit zwei Zähnen 12, jeweils hinter zwei auf "einer Achse" befestigten Laufrollen 20, an. Die Vorrich­ tungen für den Transport und die Positionierung der Werk­ stückträger 1 einerseits, die Arbeitsmaschinen 8 anderer­ seits sind über unterschiedliche Getriebe 13 bzw. 14 an den gleichen Antriebsmotor 15 oder das gleiche Motor/Ge­ triebe-Aggregat angeschlossen. Das Überführungszahnrad 11 ist über ein Getriebe 16 an den gleichen Antriebsmotor 15 bzw. das gleiche Motor/Getriebe-Aggregat angeschlossen wie die Vorrichtung 4 für den Transport und die Positionierung der Werkstückträger 1 bzw. die Arbeitsmaschinen 8. Die Vorrichtungen 4 für den Transport und die Positionierung der Werkstückträger 1 sowie für das Überführungszahnrad 11 sind mit Hilfe von Zahnriemen- und/oder Kettengetrieben 17, die Arbeitsmaschine 8 über Steuerscheiben 18 und Zug/Druck-Aggregate 19 an den Antriebsmotor 15 bzw. das Motorgetriebeaggregat angeschlossen. Die Werkstückträger 1 sind im Ausführungsbeispiel als Wagen ausgeführt, deren Laufrollen 20 an und/oder in Führungsschienen 21 der Füh­ rungseinrichtung 8 und der Rückführeinrichtung 3 geführt sind. Die Werkstückträger 1 könnten auch als Schlitten ausgeführt sein.

Um eine sehr hohe Positioniergenauigkeit zu erreichen und um sicherzustellen, daß auch bei schneller Taktfolge stö­ rende Vibrationen oder Schwingungen nicht auftreten, sind im Rahmen der Erfindung besondere Maßnahmen verwirklicht. Dazu wird auf die Fig. 6 bis 8 verwiesen. Hier beginnt die Numerierung mit 101. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören eine Antriebswelle 102, ein räumliches Kurvengetriebe 103 mit Stegkurve 104 auf der Antriebswelle 102 und eine Werkstückträgerführungseinrichtung 105. Im übrigen besitzen die Werkstückträger 101 kurvengetriebeseitig zwei an der Stegkurve 104 geführte Rollen 106.

Die Stegkurve 104 des räumlichen Kurvengetriebes 103 besteht aus einem Transportabschnitt 104a mit schrauben­ wendelförmiger Steigung und einem steigungsfreien Posi­ tionier- und Ruheabschnitt 104b. Der Transportabschnitt 104a sowie der Positionier- und Ruheabschnitt 104b sind mit einem gekrümmten Übergangsstegabschnitt 104c aneinan­ der angeschlossen. Man erkennt, daß die Stegkurve 104 des räumlichen Kurvengetriebes 103 auf einer Mehrzahl von hohlwellenförmigen Modulen 107 angeordnet ist, deren jedes einen vollen Positionier- und Ruheabschnitt 104b sowie beidseits an den Positionier- und Ruheabschnitt 104b anschließend ein Teilstück des Transportabschnittes 104a aufweist. Vorzugsweise ist der Transportabschnitt 104a hälftig geteilt, wie es auch die Figuren andeuten. Die Module 107 sind drehfest auf die Antriebswelle 102 aufgeschoben und mit stoßenden Teilstücken der Transport­ abschnitte 104a auf dieser befestigt. Den drehfesten Verbund der Module 107 auf der Antriebswelle 102 erkennt man in der Fig. 7.

In der Fig. 8 wurde angedeutet, daß von den beiden Rollen 106 des Werkstückträgers 101 eine als Führungsrolle 106a mit fester Achse 108 ausgeführt ist, während die andere als Vorspannrolle 106b mit Vorspannfeder 109 ausgeführt ist. Die Vorspannkraft wirkt in Richtung des eingezeich­ neten Pfeiles. Die Vorspannrolle 106b drückt die Füh­ rungsrolle 106a an die zugeordnete Führungsfläche 110 der Stegkurve 104.

Wie bereits erwähnt erfolgt eine besondere Abstimmung. Die Krümmung der Übergangsstegabschnitte 104c und die Anschlußbereiche der Übergangsstegabschnitte 104c an die zugeordneten Teile der Stegkurve 104 sowie die Vorspann­ kraft der Vorspannfeder 109 sind so aufeinander abge­ stimmt, daß die Bewegung der Werkstückträger 101 ausrei­ chend vibrationsfrei erfolgt und daß die erste zeitliche Ableitung der Bewegungskurve der Werkstückträger 101 in diesem Bereich praktisch stetig verläuft. Die Abstimmung erfolgt selbstverständlich unter Berücksichtigung der bewegten Masse und der Transportgeschwindigkeit. Die Abstimmung kann rechnerisch mit den Hilfsmitteln der modernen technischen Mechanik oder im Labor durchgeführt werden.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungs­ form der Erfindung besitzen die Transportabschnitte 104a eine konstante Steigung S. Der Fachmann erkennt in den Figuren, daß die Teilstücke von aneinander stoßenden Modulen 107 Transportabschnitte 104a bilden, die auch von Modulpaar zu Modulpaar eine unterschiedliche Steigung S aufweisen könnten. Außerdem könnten die Positionier- und Ruheabschnitte 104b von aneinander stoßenden Modulen von Modul 107 zu Modul 107 eine unterschiedliche Länge aufweisen. Die Figuren lassen fernerhin erkennen, daß die Module 107 leicht ausgetauscht werden können, das gilt auch für die Vorspannfedern 109, die außerdem einstellbar sein können. Die Führungsflächen 110 der Stegkurve 104 sind mit besonders geringen Toleranzen sowie besonderer Oberflächenqualität bearbeitet.

In der Fig. 8 wurde angedeutet, daß die Führungsrolle 106a mit fester Achse 108 einen Achsbolzen 111 aufweist, der in eine Bohrung des zugeordneten Werkstückträgers 101 eingesetzt ist sowie die Bohrung durchfaßt, wobei der Achsbolzen 111 auf dem Werkstückträger 101 den Positio­ nierungsfestpunkt für ein auf dem Werkstückträger ange­ ordnetes Werkstücknest bildet. Die gegeneinandergesetzten Module 107 sind stirnseitig plangeschliffen sowie gegen­ einander verspannt.

Claims (6)

1. Anlage für die Bearbeitung und/oder Montage von auf einem Werkstückträger angeordneten Werkstücken in einer Transferstraße, die zumindest eine Arbeitsstation sowie eine Beschickstation für die Werkstückträger, eine Entleerstation für die Werkstückträger und eine Rückführeinrichtung für die Werkstückträger aufweist, welche die Beschickstation und die Entleerstation für die Werkstückträger verbindet,

• a) die Arbeitsstation weist zumindest eine Vorrichtung für den Transport und die Positionierung von Werkstückträgern auf, die als Lineareinheit aus­ geführt ist und eine Antriebswelle, ein räumliches Kurvengetriebe mit Stegkurve auf der Antriebswelle und eine Werkstückträgerführungseinrichtung be­ sitzt, wobei die Stegkurve die Werkstückträger formschlüssig bewegt,
• b) das räumliche Kurvengetriebe besteht aus einem Transportabschnitt mit schraubenwendelförmiger Steigung und einem steigungsfreien Positionier- und Ruheabschnitt,
• c) die Arbeitsstation weist eine Arbeitsmaschine für die Bearbeitung und/oder Montage der auf den Werkstückträgern angeordneten Werkstücke auf, die dem Positionier- und Ruheabschnitt des räumlichen Kurvengetriebes zugeordnet ist,
• d) für die Beschickstation und die Entleerstation sind für diese Manipulationen eingerichtete Ar­ beitsmaschinen und jeweils eine der Vorrichtung der Arbeitsstation entsprechende Vorrichtung für den Transport und die Positionierung der Werk­ stückträger angeordnet,
• e) die Rückführeinrichtung für die Werkstückträger ist als Überkopfrückführeinrichtung mit als schiefe Ebene abwärtsführendem, antriebsfreien Rücklauftrum ausgebildet, der Werkstückträgerauslauf der Transferstraße ist mit einem antriebsfreien Überführungsbogen an den Rücklauftrum angeschlossen und der Rücklauftrum ist an den Werk­ stückträgereinlauf der Montagestraße über ein angetriebenes Überführungszahnrad angeschlossen,

wobei die Vorrichtungen für den Transport und die Posi­ tionierung der Werkstückträger einerseits, die Arbeits­ maschinen andererseits über unterschiedliche Getriebe an den gleichen Antriebsmotor oder an das gleiche Motor/Ge­ triebe-Aggregat angeschlossen sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, wobei das Überführungszahnrad über ein Getriebe an den gleichen Antriebsmotor bzw. das gleiche Motor/Getriebe-Aggregat angeschlossen ist wie die Vorrichtungen für den Transport und die Positionierung der Werkstückträger und die Arbeitsmaschinen.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Vorrichtungen für den Transport und die Positionierung der Werkstückträger sowie das Überführungszahnrad mit Hilfe von Zahnriemen- und/oder Kettengetrieben, die Arbeitsmaschine über Steuerscheiben und Zug/Druck-Aggre­ gate an den Antriebsmotor bzw. das Motor/Getriebe-Aggregat angeschlossen sind.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Werkstückträger als Wagen ausgeführt sind, deren Laufrollen an und/oder in Führungsschienen der Werkstückträgerführungseinrichtung und der Rückführ­ einrichtung geführt sind.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Werkstückträger als Schlitten ausgeführt sind, die mit Führungsleisten an und/oder in Rollenführungsschienen der Werkstückträgerführungseinrichtung bzw. der Rückführein­ richtung geführt sind.