DD233965A1 - Verfahren und vorrichtung zur flexiblen verkettung von bearbeitungsmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur flexiblen, vorzugsweise linearen Verkettung von unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen zur vollstaendigen mechanischen Bearbeitung unterschiedlicher, vorzugsweise prismatischer Werkstuecke von mehreren Seiten in mehreren Arbeitsgaengen. Ziel ist die Erarbeitung einer Loesung mit optimalen Produktionsbedingungen zur Realisierung einer durchgehenden Bearbeitung von Werkstuecken entsprechend der jeweils erforderlichen Arbeitsgangfolge. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass fuer die Verkettung der vom Werkstueck abhaengigen Zahl und Bauart von Bearbeitungsmaschinen mehrarmige Manipulatoren und Uebergabetische in spezieller Ausfuehrung verwendet werden und unterschiedliche Fertigungseinheiten bilden, die miteinander steuerungstechnisch verknuepft sind. Fig. 1

Description

von einer geordneten Bereitstellung über die mehrarmigen Manipulatoren, speziellen Übergabetische und unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen in vorzugsweise linear versetzter Richtung erfolgt, wobei jeder Manipulatorarm jeweils nur das Roh- oder Fertigteil handhabt und die einzelnen Bearbeitungsmaschinen mit dem ihnen zugeordneten Manipulator eine technologische Einheit bilden, welche über die Übergabetische miteinander verkettet sind.

Weitere Merkmale des Verfahrens sind, daß die Verkettung von unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen mit verschiedenen Arbeitstischhöhen durch die speziellen Übergabetische ermöglicht wird und daß die Beschickung der Bearbeitungsmaschinen durch eine bestimmte Stellung der Manipulatorarme zueinander erfolgt. Des weiteren ermöglicht das Verfahren die Verkettung parallel arbeitender Bearbeitungsmaschinen und damit die Beseitigung der sonst durch längere Arbeitsgänge in der Verkettung störender Produktivitätsengpäße.

Die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, daß die mehrarmigen Manipulatoren bevorzugt als zweiarmige Manipulatoren, mit im rechten Winkel fest zueinander stehenden Manipulatorarme und daß die mehrarmigen Manipulatoren für die Beschickung von parallel arbeitenden Bearbeitungsmaschinen bevorzugt als zweiarmige Manipulatoren mit entgegen gesetzt feststehenden Manipulatorarmen ausgeführt sind.

Des weiteren sind die Vorrichtungen dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verkettung der technologischen Einheiten dienenden speziellen Übergabetische austauschbare entsprechend der Kontur des Werkstückes gestaltete Werkstückbestimmelemente aufweisen und zum Ausgleich der unterschiedlichen Arbeitstischhöhen der Bearbeitungsmaschinen gesteuerte Dreh- und Hubbewegungen in definiert einstellbaren Schaltstufen ausführt.

Die Verlagerung der Wendehandhabung und des Höhenausgleiches vom Manipulator in den Übergabetisch vereinfacht und verbilligt den Manipulatur beträchtlich und kann mit sehr einfachen Mitteln von den nun als Übergabetisch ausgebildeten, sonst auch als Zwischenablagetisch benötigten, ausgeführt werden. Das vereinfacht den Handhabeprozeß beträchtlich und bringt neben den sich daraus ergebenden bereits dargelegten Vorteilen für die Verkettung einen nicht unbeträchtlichen ökonomischen Vorteil.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Die dazu gehörigen Zeichnungen zeigen in Figur 1: Draufsicht einer möglichen Variante der Verkettung von Bearbeitungsmaschinen nach der in der Erfindung beschriebenen Weise

Figur 2: die schematische Darstellung des Übergabetisches Es zeigt sich folgende Anordnung:

Die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform stellt nur eine mögliche Variante der Verkettung von Bearbeitungsmaschinen zur vollständigen Bearbeitung von Werkstücken dar.

Jeweils eine verschiedenartige Bearbeitungsmaschine (3, 6,13) bildet zusammen mit jeweils einem Manipulator 2, 5,12 eine Fertigungseinheit A oder B oder D, wobei deren Anzahl von der Zahl der Arbeitsoperationen am Werkstück bestimmt wird wie ihre Anordnung zueinander oder zu einer Fertigungseinheit C, die aus zwei oder mehreren gleichartigen Bearbeitungsmaschinen 9,11 und zwei oder mehreren Manipulatoren 8,10 besteht.

Alle Bearbeitungsmaschinen der einzelnen Fertigungseinheiten A, B, C, D können unterschiedliche Höhen der Arbeitstische und damit korrespondierende Arbeitshöhen der Manipulatoren 2, 5, 8,10,12 aufweisen. Zur Verkettung zwischen den Fertigungseinheiten A, B, C, D sind Übergabetische 4, 7 vorgesehen, die mit Elementen 16 zur Lagebestimmung eines Werkstückes 15 entsprechend Figur 2 versehen, sowohl in der Arbeitsebene als auch in der Arbeitshöhe definiert positionierbar ausgeführt sind. Dazu dient die am Übergabetisch 4 oder 7 vorgesehene, den jeweiligen Arbeitsaufgaben angepaßbare Hubeinrichtung, Schwenkeinrichtung 18 und jeweils verstellbaren Anschlägen 19, 20.

Die Anordnung der Arme 2.1 bis 10.2 der Manipulatoren 2, 5, 8, 10 erfolgt bei linearer Verkettung innerhalb des Bearbeitungssystems E vorzugsweise 90° zueinander versetzt bei den Fertigungseinheiten A, B, D, mit verschiedenartigen Bearbeitungsmaschinen bzw. 180° zueinander versetzt bei den Fertigungseinheiten C mit mehreren gleichartigen Bearbeitungsmaschinen. Eine veränderte, speziellen räumlichen Bedingungen entsprechende Anordnung der Fertigungseinheiten A, B, C, D wird dadurch möglich, daß die Anordnung der Arme der Manipulatoren in einem anderen Winkel zueinander erfolgt. Je nach Bedarf werden einzelne oder alle Fertigungseinheiten A, B, C, D ergänzt durch Reinigungseinrichtungen 21 und/oder Kontrolleinrichtungen 22. Es ergibt sich folgende Funktion:

Aus dem Rohteilspeicher 1 entnimmt der Manipulator 2 mit seinem Arm 2.1 ein Rohteil während gleichzeitig der Arm 2.2 das auf der Bearbeitungsmaschine 3 fertig bearbeitete Werkstück ergreift. Nach einer Drehung der beiden, unter 90° fest verbundenen Arme und 2.2 um die C-Achse des Manipulators um 90°, kommt der Arm 2.1 vor der Bearbeitungsmaschine 3 und der Arm 2.2 vor dem Übergabetisch 4 zum stehen. Nun legt der Manipulator jeweils das Rohteil in der Maschine 3 und das Fertigteil auf dem Übergabetisch 4 ab und dreht sich zurück in die dargestellte Ausgangsstellung. Das Werkstück auf dem Übergabetisch 4 wird nach erfolgter Drehung und Hub vom Manipulator 5 mit dem Arm 5.1 ergriffen, während der Arm 5.2 das fertige Werkstück aus der Bearbeitungsmaschine 6 ergreift. Nach vollzogener Drehung des Manipulators um die C-Achse, wird das im Arm 5.1 befindliche Werkstück in die Bearbeitungsmaschine 6 eingelegt, während das Fertigteil auf den Übergabetisch 7 abgelegt wird. Der nun folgende 3. Arbeitstakt ist zeitlich langer als die anderen vor- bzw. nachgelagerten. Aus diesem Grund wird nun auf mehreren gleichartigen Bearbeitungsmaschinen 9, 11 dieser Arbeitsgang parallel abgearbeitet, so daß keine ökonomisch nachteilige Arbeitstaktveränderung der gesamten Verkettung eintritt. Das Werkstück wird auf dem Übergabetisch 7 je nachdem, welcher Manipulator 8 oder 10 als erster bereit ist, ein Rohteil zu ergreifen, in die Positionierrichtung 7.1 oder 7.2 nach erfolgtem Hub geschwenkt. Dabei wird das vom jeweiligen Manipulator 8 bzw. 10 bereits auf dem Übergabetisch 7 abgelegte Fertigteil von den Bearbeitungsmaschinen 9 oder 11 vor den Arm 12.1 gebraucht und kann nun vom Manipulator 12 nach Entnahme des Fertigteiles aus der Bearbeitungsmaschine 13 dieser zugeführt werden. Das Fertigteil aus Maschine 13 wird gleichzeitig in den Fertigteilspeicher 14 abgelegt.

Der jeweilige Manipulator 8 oder 10 ergreift das auf dem Übergabetisch 7 liegende Rohteil und schwenkt um 180°. Danach legt er das Rohteil in die Bearbeitungsmaschine 9 oder 11 ein und das Fertigteil nach erfolgter Rückdrehung des Übergabetisches 7 auf diesem ab.

Werden einer Fertigungseinheit Reinigungs- und/oder Kontrolleinrichtungen 21, 22 zugeordnet, ergibt sich eine Veränderung der Arbeitstakte.

Dargestellt am Beispiel der Fertigungseinheit B ergibt sich: Der Arm 5.1 ergreift das auf dem Übergabetisch 4 liegende Rohteil, gleichzeitig wird durch den Arm 5.2 das Fertigteil der Bearbeitungsmaschine 6 entnommen. Der Manipulator 5 schwenkt in einem ersten Takt um 45° mit dem Rohteil zur Reinigungseinrichtung 21 und mit dem Fertigteil zur Kontrolleinrichtung 22 und legt sie dort ab. Nach erfolgter Reinigung bzw. Kontrolle werden die Teile erneut ergriffen und der Bearbeitungsmaschine 6 bzw. dem Übergabetisch 7 zugeführt.

Der Arbeitsablauf für das Bearbeitungssystem E wird als Folgeschaltung, beeinflußt durch das Werkstück, gesteuert, wobei die einzelnen Fertigungseinheiten A, B, C, D jeweils programmierte elektronische Schaltkreise bilden, die, untereinander gekoppelt, zu einer elektronisch gesteuerten Einheit verbunden sind.

Der in Figur 2 schematisch dargestellte Übergabetisch 4 oder 7 sichert einmal durch die vorgesehenen, den konkreten Bedingungen anpaßbaren und speziell anzuordnenden Elemente 16 zur Werkstück- und Lagebestimmung eine den folgenden Arbeitsschritt entsprechende Ablage der Werkstücke, die damit gleichzeitig Kontrollfunktionen erfüllen.

Außerdem besteht die Möglichkeit, unter Nutzung der definiert einstellbaren und in der, den konkreten Arbeitsanforderungen entsprechend gewährten Anzahl vorgesehenen Anschlägen 19, 20 den Übergabetisch, in Übereinstimmung mit der Steuerung, sowohl in der Höhe als auch in der Ebene in jeder beliebigen, vorbestimmbaren Stellung, schrittweise, abgestuft, im Takt wiederholbar zu positionieren.

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren und Vorrichtung zur flexiblen, vorzugsweise linearen Verkettung von Bearbeitungsmaschinen, insbesondere zur Bearbeitung unterschiedlicher prismatischer Werkstücke von mehreren Seiten in verschiedenen Arbeitsgängen auf unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen mit mehrarmigen Manipulatoren, drehbaren Übergabetischen und Werkstückspeichern, gekennzeichnet dadurch, daß Fertigungseinheiten (A, B, D), bestehend jeweils aus einer unterschiedlichen Bearbeitungsmaschine (3, 6,13) und einem mehrarmigen, vorzugsweise zweiarmigen Manipulator (2, 5, 12), dessen Arme (2.1, 2.2, 5.1, 5.2, bzw. 12.1,12.2) im rechten Winkel zueinander, feststehend angeordnet sind, und Fertigungseinheiten (C), bestehend aus zwei oder mehreren gleichartigen Bearbeitungsmaschinen (9,11) und mehreren mehrarmigen, vorzugsweise zweiarmigen Manipulatoren (8,10) mit entgegengesetzt zueinander, feststehend angeordneten Armen (8.1, 8.2 bzw. 10.1,10.2), ein Bearbeitungssystem (E) bilden, zueinander versetzt angeordnet werden, und in ihrer Anzahl und Anordnung zueinander bestimmt werden durch die Anzahl der am Werkstück (15) auszuführenden Arbeitsgänge, daß innerhalb der jeweiligen Fertigungseinheit (A oder B oder C oder D) zwischen den Bearbeitungsmaschinen und den zugeordneten Manipulatoren Übereinstimmung in einer Arbeitsebene X besteht, diese aber zwischen den Fertigungsebenen (A, B, C, D) unterschiedlich sein kann, daß zum Ausgleich der unterschiedlichen Arbeitsebenen X zwischen den Fertigungseinheiten (A, B, C, D) und zur Verkettung miteinander Übergabetische (4, 7) vorgesehen werden, die drehbar und höhenverstellbar, den Arbeitsabläufen definiert anpaßbar, ausgebildet sind, daß am Beginn des Bearbeitungssystems (E) ein Rohteilspeicher (1) und an seinem Abschluß ein Fertigteilspeicher (14) angeordnet wird und daß die Steuerung als Folgeschaltung, beeinflußt durch das Werkstück (15) über jeweils den Fertigungseinheiten (A, B, C, D) zuzuordnenden programmierten elektronischen Schaltkreisen erfolgt, die untereinander zu einer elektronisch gesteuerten Einheit verbunden sind.
2. 2. Verfahren und Vorrichtung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei den Manipulatoren (2, 5, 8,10,12) ständig ein Arm (2.1,5.1,8.1,10.1,12.1) das Rohteil der Bearbeitungsmaschine (3, 6, 9,11,13) zuführt, während der andere Arm (2.2, 5.2, 8.2,10.2, 12.2) der Entnahme der Fertigteile vorbehalten ist.
3. 3. Verfahren und Vorrichtung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zur Verkettung dienenden Übergabetische (4, 7) austauschbare Elemente (16) aufweisen, deren Ausgestaltung und Anordnung mit den Konturen des Werkstückes (15) in der jeweils vorgesehenen Arbeitspostion korrespondiert.
4. 4. Verfahren und Vorrichtung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Übergabetische (4, 7) Anschläge (19, 20) aufweisen, deren Anzahl und definierte Anordnung horizontale und vertikale Bewegungen der Übergabetische (4, 7) in definierten Schaltstufen ermöglicht.

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur flexiblen, vorzugsweise linearen Bearbeitungseinheiten, Reinigungs- und Kontrolleinrichtungen, insbesondere zur vollständigen mechanischen Bearbeitung vorzugsweise unterschiedlicher prismatischer Werkstücke von mehreren Seiten in mehreren Arbeitsgängen.

   Charakteristik bekannter technischer Lösungen

   In der Praxis sind die verschiedensten Verfahren zur Verkettung von Bearbeitungsmaschinen und dazu benutzte Vorrichtungen bekannt. So werden in DE 2 209 233 für eine Pressenstraße umfangreiche und komplizierte und deshalb mit hohen Kosten verbundene Förderer sowie je Presse eine separate Zuführ- und eine Abführvorrichtung vorgeschlagen. Andere Lösungen stellen besondere Bedingungen an die Bearbeitungsmaschinen. So fordert DE 1 627 278, daß die Arbeitstische der Bearbeitungsmaschinen in einheitlicher Höhe angeordnet sind oder DE 3 146 630 schlägt eine besondere Bauform mit einem Durchlaß in der Mitte der Bearbeitungsmaschine vor. Diese Bedingungen schränken die Verkettungsmöglichkeiten unterschiedlicher Bearbeitungsmaschinen jedoch erheblich ein. Und auch eine Verkettung über spezielle Werkstücksträger und Werkstückträgerfördereinrichtungen wie in DE 2 814 046 ist sehr kostenintensiv und nur für starre Verkettungen für große Serien vorteilhaft. Das in DD 155 309 vorgeschlagene Verfahren zur flexiblen Verkettung von Bearbeitungsmaschinen ist auf Grund der eigenen Geometrie Grenzen hinsichtlich der Erweiterungsfähigkeit der Verkettung gesetzt. Die DD 213 159 beschreibt eine Lösung einer automatischen Wechselfließreihe unter Verwendung von Bearbeitungsmaschinen, Palettenspeichern, Reinigungsanlagen und Robotern mit einem Arm, zusammengefaßt jeweils zu einer elektronisch gesteuerten Einheit, bei der der Ausgleich der einzelnen Arbeitshöhen ökonomisch aufwendiger durch die Verwendung der Palettenspeicher und durch die Bauart der Roboter erfolgt. Der Werkstückeinfluß wird durch die Speicher unterbrochen.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verkettung zu vermeiden und Verfahren und Vorrichtungen zu einer ökonomisch vertretbaren Lösung für die flexible Verkettung unterschiedlicher Bearbeitungsmaschinen, bevorzugt zur vollständigen Bearbeitung prismatischer Werkstücke von mehreren Seiten und in mehreren Arbei*^c' Sngen zu schaffen.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Bearbeitung von vorzugsweise prismatischen Werkstücken von verschiedenen Seiten in einer Mehrzahl von Arbeitsgängen unter Verwendung üblicher und/oder speziell ausgeführter Werkzeugmaschinen mit Arbeitstischen in unterschiedlicher Höhe eine Lösung zu erarbeiten, die eine, der Spezifik des Werkstückes entsprechenden Anzahl von Bearbeitungsvorgängen analoge Anzahl von Bearbeitungsmaschinen kombiniert mit speziell ausgeführten Manipulatoren und Übergabetischen vorsieht, dadurch einen vom Werkstück bis zur kompletten Bearbeitung gesteuerten Werkstückfluß ermöglicht und flexible Möglichkeiten der Anordnung, kombiniert mit weiteren Einrichtungen, gestattet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Verkettung der vom Werkstück abhängigen Zahl und Art von Bearbeitungsmaschinen mehrarmige Manipulatoren mit Übergabetischen spezieller Art vorgesehen sind, daß der Werkstückfluß