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Die
Erfindung betrifft eine Honanlage zur Honbearbeitung von Werkstücken.
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Das
Honen ist ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten
Schneiden. Die vielschneidigen Honwerkzeuge führen dabei eine aus zwei Komponenten
bestehende Schnittbewegung aus. Dadurch erhält die bearbeitete Oberfläche definiert überkreuzte
Spuren der Schnittbewegung. Die verschiedenen Verfahrensvarianten
bestimmen dabei die durch Honen erzielbare Oberflächenstruktur. Durch
Honen sind endbearbeitete Oberflächen
herstellbar, die extrem hohen Anforderungen bezüglich Maß- und Formtoleranzen sowie
hinsichtlich der Oberflächenstruktur
genügen.
Dementsprechend werden beispielsweise beim Motorenbau Zylinderlaufflächen (Innenflächen von
Zylinderbohrungen oder Zylinderhülsen)
und Lagerflächen
für Wellen
einer Honbearbeitung unterzogen. Bei der Bearbeitung von Zylinderlaufflächen werden
dabei typischerweise mehrere unterschiedliche, aufeinander folgende
Honoperationen durchgeführt,
z.B. ein Vorhonen zur Erzeugung der erfor derlichen Grundform und
ein Fertighonen, mit dem die letztendlich benötigte Oberflächenstruktur
erzeugt wird. Durch anschließende Messschritte
kann der Bearbeitungserfolg überprüft werden.
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Bei
der Massenfertigung von Motorblöcken und
anderen durch Honen zu bearbeitenden Werkstücken werden häufig mehrstufige
Honmaschinen eingesetzt, die beispielsweise eine Vorhoneinheit und
eine Fertighoneinheit umfassen, wobei ein vorgehontes Werkstück innerhalb
der Honmaschine unmittelbar an die Fertighoneinheit übergeben
werden kann. Einrichtungen für
weitere Prozesse, wie Messen und Entgraten, können in eine solche Honmaschine
integriert sein. Zur Erhöhung
der Fertigungskapazität
kann eine Honanlage mehrere Arbeitsstationen in Form solcher Honmaschinen
in einer mit Hilfe eines Fördersystems
verketteten Anordnung enthalten.
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Ist
eine Bearbeitung von Werkstücken
unterschiedlicher Größen und
Formen vorgesehen, so muss eine Honmaschine für den jeweiligen Werkstücktyp umgerüstet werden,
was in der Regel einen Austausch der entsprechenden Honwerkzeuge und/oder
eine Umkonfiguration der Steuerung erforderlich macht. Es wird versucht,
durch modulare Konstruktion von Honmaschinen die hierfür erforderlichen
Umrüstzeiten
zu minimieren, um die Wirtschaftlichkeit des Honprozesses zu verbessern.
Für den Zeitraum
einer Umrüstung
oder auch einer erforderlich werdenden Reparatur ist die Honmaschine
jedoch nicht verfügbar.
Bei den üblichen
Verkettungen mehreren Honmaschinen zu einer Transferstraße „steht" die Transferstraße, wenn
eine Arbeitsstation aufgrund Umrüstung
oder Reparatur zeitweilig ausfällt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Honanlage zur Honbearbeitung
von Werkstücken
bereitzustellen, die sich durch hohe Verfügbarkeit ihrer Bearbeitungskapazität auszeichnet.
Insbesondere soll eine Honanlage bereitgestellt werden, die flexibel
an unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben anpassbar ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Honanlage mit den Merkmalen
von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den
abhängigen
Ansprüchen
angegeben. Der Wortlaut sämtlicher
Ansprüche
wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Eine
erfindungsgemäße Honanlage
zur Honbearbeitung von Werkstücken
umfasst eine Vielzahl von Arbeitsstationen, wobei jede Arbeitsstation
zur Durchführung
mindestens eines Arbeitsschrittes an einem Werkstück konfiguriert
ist und mindestens ein Teil der Arbeitsstation als Honstation zur
Durchführung
mindestens einer Honoperation an einem Werkstück eingerichtet ist. Weiterhin
umfasst die Honanlage ein Fördersystem
zur Förderung
von Werkstücken zu
den Arbeitsstationen und von den Arbeitsstationen. Weiterhin ist
eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Honanlage vorgesehen. Jede
der Arbeitsstationen ist unmittelbar an das Fördersystem angeschlossen.
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Durch
diese Konfiguration ist es möglich, dass
jede der Arbeitsstationen unabhängig
von Vorgängen
an anderen Arbeitsstationen von dem Fördersystem bedient werden kann,
um entweder mit einem zu bearbeitenden Werkstück bestückt zu werden oder um ein bearbeitetes
Werkstück
abzufördern.
Jede Arbeitsstation kann somit vom Fördersystem direkt bedient werden,
ohne dass ein Werkstück über eine
andere Arbeitsstation zugeführt
oder abgeführt
werden muss. Die Steuereinrichtung übernimmt hierbei in Abhängigkeit
von der Verfügbarkeit
der einzelnen Arbeitsstationen die Verteilung der Werkstücke und
steuert damit den Werkstückfluss
durch die Honanlage. Bei Ausfall einer Arbeitsstation aufgrund einer
geplanten Umrüstung
oder wegen einer geplanten oder nicht geplanten Wartung oder Reparatur kann
der Betrieb der Honanlage ohne Unterbrechung mit Hilfe der anderen Arbeitsstationen
fortgeführt werden,
indem durch das Fördersystem
der Materialfluss an der zeitweise ausgefallenen Arbeitsstation vorbeigeleitet
wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass bei Ausfall einer
Arbeitsstation keine substantielle Unterbrechung des Fertigungsprozesses
notwendig ist. Im ungünstigsten
Fall kann ein zeitweiliger Ausfall einer Arbeitsstation zu einer
vorübergehenden
geringfügigen
Verlangsamung des gesamten Fertigungsprozesses führen, der jedoch nicht unterbrochen
werden muss. Dadurch kann eine im Wesentlichen ununterbrochene Verfügbarkeit
der Honanlage sichergestellt werden.
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Die
Steuereinrichtung kann dezentral oder zentral organisiert sein.
Bei einer Variante hat jede Arbeitsstation eine eigene Steuereinheit,
in der die für
die Funktion der Arbeitsstation notwendige Funktionalität hinterlegt
ist. Diese Steuereinheit kann somit die „Intelligenz" des Arbeitsschrittes
oder der Arbeitsschrittkombination beinhalten, für die die Arbeitsstation vorgesehen
ist. Solche Arbeitsstationen sind in sich autark funktionsfähig. Eine
gesonderte Steuereinheit kann für
das Fördersystem
vorgesehen sein, um das Zusammenspiel der Komponenten des Fördersystems
und damit den Teiletransport zu steuern. Diesen Steuereinheiten
für die
Arbeitsstation und das Fördersystems
kann eine übergeordnete Steuereinheit
zugeordnet sein, die z.B. den Zustand der einzelnen Arbeitsstationen überwachen,
den Teiletransport beim Übergang
zwischen Fördersystem und
Arbeitsstation bzw. umgekehrt steuern und gegebenenfalls in begrenztem
Umfang Aktivitäten
an den einzelnen Arbeitsstationen auslösen bzw. einleiten kann. Eine
solche Konfiguration kann als dezentrale Steuerung bezeichnet werden,
die über
die übergeordnete
Steuereinheit koordiniert wird. Zwischen einzelnen Steuereinheiten
können
leitungsgebundene oder leitungsfreie Datenübertragungsverbindungen existieren.
Es ist auch möglich,
eine einzige, zentrale Steuereinheit vorzusehen, die den Teiletransport
des Fördersystems,
die Funktionen der einzelnen Arbeitsstationen und die Vorgänge an den
dazwischen existierenden Schnittstellen steuert. Die Konfiguration
der Gesamtsteuerung kann jeweils im Hinblick auf die gewünschte Funktion
der gesamten Honanlage optimiert ausgelegt werden.
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Es
kann vorgesehen sein, dass eine Arbeitsstation als spezialisierte
Arbeitsstation ausgelegt ist, die nur für einen bestimmten Arbeitsschritt
(z.B. Vorhonen, Fertighonen oder Messen) eingerichtet ist. In der
Regel sind alle Arbeitsstationen der Honanlage in dieser Weise spezialisiert.
Die Arbeitsstationen können
daher einfach und robust aufgebaut und dementsprechend kostengünstig sein.
Man kann relativ kleine, spezialisierte Arbeitsstationen verwenden,
beispielsweise eine oder mehrere ausschließlich auf das Vorhonen eingerichtete
Arbeitsstationen und eine oder mehrere andere, ausschließlich auf
das Fertighonen eingerichtete Arbeitsstationen. Die komplette Honbearbeitung
einer Bohrung inklusive Vorhonen, gegebenenfalls Zwischenhonen und
Fertighonen kann auf mehrere gesonderte Arbeitsstationen verteilt
werden, die nacheinander von dem Werkstück durchlaufen werden, wobei
jeweils das Fördersystem
den Transfer zwischen den Arbeitsstationen übernimmt. Die Steuerung der
Beladung und Entladung der einzelnen Arbeitsstationen kann über die Steuereinheit
koordiniert werden. Anlagen dieser Art sind hochgradig flexibel
einsetzbar.
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Generell
kann eine Arbeitsstation für
einen oder mehrere Arbeitsschritte ausgelegt sein. Daher können an
einer Arbeitsstation auch komplexere Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden.
Beispielsweise ist es möglich,
dass ein an einer Arbeitsstation ein Honschritt und eine Messschritt
durchgeführt werden,
bevor das Werkstück über das
Fördersystems
einer nächsten
Arbeitsstation zugeleitet wird. Es ist auch möglich, dass mindestens eine
Arbeitsstation zum Honen und Entgraten eingerichtet ist oder zum
Entgraten und Nachmessen oder zum Honen, Entgraten und Nachmessen
oder zum Honen und Bürsten
oder der für
eine andere Kombination von zwei oder mehr unterschiedlichen Arbeitsschritten.
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Bei
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Anzahl von Arbeitsstationen größer ist
als die Anzahl der in einem Bearbeitungsprozess vorgesehenen Arbeitsschritte.
Dadurch kann mindestens eine Arbeitsstation „in Reserve" gehalten werden
für den
Fall des Ausfalls einer anderen Arbeitsstation, wobei der Materialfluss
durch die Reserve-Arbeitsstation
geleitet werden kann. Selbstverständlich kann die als „Reserve" dienende Arbeitsstation
auch in den normalen Bearbeitungsprozess eingebunden sein, so dass
beispielsweise zeitweise für
einen bestimmten Arbeitsschritt mindestens zwei Arbeitsstationen
gleichzeitig verfügbar
sind.
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Bei
einer Ausführungsform
ist für
jede Arbeitsstation, die für
einen bestimmten Arbeitsschritt konfiguriert ist, mindestens eine
weitere Arbeitsstation vorgesehen, die für den gleichen Arbeitsschritt konfiguriert
ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei zeitweiligem Ausfall
einer Arbeitsstation der Materialfluss über die zugeordnete weitere
Arbeitsstation geleitet werden kann, die bereits für den vorgesehenen
Arbeitsschritt konfiguriert ist und ohne vorherige Umrüstung als
zeitweiliger Ersatz für
die ausgefallene Arbeitsstation dienen kann. Sofern die bestimmte
Arbeitsstation und die zugeordnete weitere Arbeitsstation beide
verfügbar
sind, kann durch diese Ausgestaltung die Bearbeitungskapazität für den bestimmten
Arbeitsschritt vergrößert, z.B.
mindestens verdoppelt werden. Dieses „Ersatzprinzip" kann entsprechend
auch für
Arbeitsstationen genutzt werden, die für mehr als einen Arbeitsschritt
ausgelegt sind.
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Allgemein
hat es sich als günstig
herausgestellt, wenn die Anzahl der Arbeitsstation ein ganzzahliges
Vielfaches der Anzahl der in einem Bearbeitungsprozess vorgesehenen
Arbeitsschritte ist. So kann beispielsweise eine Honanlage zwei „Paare" einander zugeordneter
Arbeitsstationen für
das Vorhonen haben und nur ein „Paar" für
das nach folgende Fertighonen. Die jeweils einander zugeordneten, gleichartig
konfigurierten Arbeitsstationen eines Arbeitsstationen-Paares können dabei
jeweils als Ersatz füreinander
dienen und bei ungestörtem
Betrieb parallel zueinander arbeiten. Auf diese Weise kann die Honanlage
flexibel für
optimale Durchlaufzeiten optimiert werden. Ist beispielsweise der
Bearbeitungsprozess so ausgelegt, dass für das Vorhonen an einem Werkstück mehr
Zeit benötigt
wird als für das
anschließende
Fertighonen, so kann die Honanlage für die Vorhonoperation mehr
Arbeitsstationen haben als das Fertighonen, so dass trotz längerer Bearbeitungsdauer
beim Vorhonen eine Taktung der Anlage erzielt werden kann, die der
Zeitdauer entspricht, die für
den kürzesten
der Arbeitsschritte des Bearbeitungsprozesses nötig ist. Mit anderen Worten:
die Bearbeitungskapazität
der Honanlage für
bestimmte Arbeitsschritte kann in Abhängigkeit der für den jeweiligen
Arbeitsschritt erforderlichen Bearbeitungsdauer optimiert werden.
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Bei
einer Ausführungsform
ist das Fördersystem
für eine
flexible Ansteuerung aller Arbeitsstationen der Honanlage optimiert.
Hierzu hat eine bevorzugte Ausführungsform
eines Fördersystems
mindestens eine Hauptförderstrecke
und eine Vielzahl von Nebenförderstrecken,
wobei eine Hauptförderstrecke
zum Transfer von Werkstücken
zwischen einer Übergabestation
der Honanlage und einer Nebenförderstrecke
konfiguriert ist und eine Nebenförderstrecke
zum Transfer von Werkstücken
zwischen der Hauptförderstrecke
und mindestens einer Arbeitsstation konfiguriert ist. Durch die Übergabe
von Werkstücken
zwischen Hauptförderstrecke
und Nebenförderstrecke
ist eine besonders flexible Verteilung von Werkstücken auf
die Arbeitsstationen möglich.
Sobald ein Werkstück
von einer Nebenförderstrecke übernommen
ist, kann die Hauptförderstrecke
unabhängig
von der Nebenförderstrecke
so angesteuert werden, dass ein optimaler Transfer von Werkstücken zu
anderen Nebenförderstrecken
sichergestellt ist. Die Koordination von Hauptför derstrecke und Nebenförderstrecken
wird durch die zentrale Steuereinrichtung der Honanlage übernommen.
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Bei
einer Ausführungsform
hat das Fördersystem
mindestens zwei parallel betreibbare Hauptförderstrecken und eine Vielzahl
von Nebenförderstrecken,
wobei jede Nebenförderstrecke
für den Transfer
von Werkstücken
zwischen jeder der Hauptförderstrecken
und mindestens einer Arbeitsstation konfiguriert ist. Hierdurch
ist eine weitere Flexibilisierung sowie eine zusätzliche Sicherheit geschaffen, da
selbst bei Ausfall einer Hauptförderstrecke
der Betrieb der Anlage und der Materialfluss über die mindestens eine weitere
Hauptförderstrecke
aufrecht erhalten werden kann. Obwohl mehr als zwei Hauptförderstrecken
vorgesehen sein können,
sind bei einer bevorzugten Ausführungsform
genau zwei Hauptförderstrecken
vorgesehen, die beispielsweise als parallel zueinander, insbesondere
geradlinig verlaufende Längsförderer gestaltet
sein können.
Die Nebenförderstrecken
können
als Querförderer
ausgelegt sein, die ausgehend von einer Hauptförderstrecke oder von mehreren
Hauptförderstrecken
beiderseits der Hauptförderstrecke
(n) angeordnete Arbeitsstationen bedienen. Bei einer Ausführungsform
ist jeweils eine Nebenförderstrecke
zwei Arbeitsstationen zugeordnet, die für den gleichen Arbeitsschritt
konfiguriert sein können.
Dabei kann mit Hilfe der Nebenförderstrecke
wahlweise die eine oder anderen dieser Arbeitsstationen bedient
werden.
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Bei
einer Weiterbildung ist mindestens eine der Arbeitsstationen als
Arbeitszentrum ausgelegt, wobei ein Arbeitszentrum eine Transfereinheit
sowie eine Arbeitseinheit umfasst und die Transfereinheit zum Transfer
von Werkstücken
zwischen dem Fördersystem
und der Arbeitseinheit konfiguriert ist. Vorzugsweise sind alle
Arbeitsstationen als derartige Arbeitszentren ausgelegt. Hierdurch
kann die Flexibilität
der Anlage erhöht
und die Geschwindigkeit des Transfers von Werkstücken zwischen dem Fördersystem
und den für
die eigentliche Behandlung der Werkstücke in den Arbeitsstationen
zuständigen
Arbeitseinheiten verbessert werden. Eine Transfereinheit ist vorzugsweise
als Rundtisch ausgebildet, der insbesondere um eine im Betrieb vertikal
ausgerichtete Achse begrenzt oder unbegrenzt drehbar ist. Alternativ
kann eine Transfereinheit beispielsweise auch als Carree-Förderer ausgebildet
sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Transfereinheit auch eine
Hub-Einheit umfasst, um das Werkstück mit Hilfe der Transfereinheit
in vertikaler Richtung sowohl bei der Übergabe zur Arbeitseinheit
als auch bei der Übergabe
zum Fördersystem
richtig positionieren zu können.
Hub-Rundtische sind als Transfereinheiten besonders bevorzugt.
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Zur
Erhöhung
der Flexibilität
können
einzelne oder alle Arbeitsstationen mit einer Arbeitsmittel-Wechseleinrichtung
ausgestattet sein. Eine Honstation kann daher beispielsweise einen
Werkzeugwechsler umfassen, der vorzugsweise über die zentrale Steuereinheit
angesteuert wird und unterschiedliche Honwerkzeuge aufnehmen kann,
damit die Honstation beispielsweise beim Wechsel von Werkstücktypen
schnell auf eine andere Honoperation umgerüstet werden kann. Bei einer
Messstation kann die Arbeitsmittel-Wechseleinrichtung ein Messmittelwechsler
sein, um beispielsweise unterschiedliche Messsonden für verschiedene
Prüfaufgaben
kurzeitig verfügbar
zu halten.
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Bei
einer Ausführungsform
ist mindestens eine Arbeitsstation als Vorhonstation konfiguriert,
wobei vorzugsweise eine gerade Anzahl von Vorhonstationen vorgesehen
ist. Weiterhin ist vorzugsweise mindestens eine Arbeitsstation als
Fertighonstation konfiguriert, wobei ebenfalls eine gerade Anzahl
von Fertighonstationen günstig
sein kann. Vorzugsweise ist zuzüglich
zu Honstationen mindestens eine Messstation vorgesehen, um das Arbeitsergebnis
der vorangegangenen Arbeitsschritte überprüfen zu können. Vorzugsweise ist eine
gerade Anzahl von Messstationen vorgesehen.
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Die
vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch
aus der Beschreibung und aus einer Zeichnung hervor, wobei die einzelnen
Merkmale jeweils für
sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei
einer Ausführungsform
der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und eine
vorteilhafte sowie für
sich schutzfähige
Ausführungsform
darstellen können.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden
näher erläutert.
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1 zeigt
in Draufsicht eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Honanlage;
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2–5 zeigen
unterschiedliche Konfigurationen erfindungsgemäßer Honanlagen und unterschiedliche
Varianten für
einen Werkstückfluss durch
die Honanlage.
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In 1 ist
in Draufsicht eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Honanlage 100 gezeigt,
die im Folgenden auch als Honbearbeitungslinie oder als Bearbeitungsstraße bezeichnet
wird. Sie ist für
die Honbearbeitung von Werkstücken
in Form von Motorblöcken
für Verbrennungsmotoren
konfiguriert und erlaubt es, an diesen Werkstücken sowohl die Innenflächen der
Zylinderbohrungen als auch Innenflächen von Kurbelwellenlagenbohrungen
mittels Honen zu bearbeiten. Sie umfasst zehn Arbeitsstationen 110A, 110B, 120A, 120B, 130A, 130B, 140A, 140B, 150A, 150B,
sowie ein Fördersystem 200,
das dafür
ausgelegt ist, zu bearbeitende Werkstücke 300 an einer eingangsseitigen Übergabestation 350 zu übernehmen,
nach einem variablen Ablaufplan einzelnen Arbeitsstationen zuzuführen und
die bearbeiteten Werkstücke
im Bereich einer austrittsseitigen Übergangsstation 360 nachfolgenden
Bearbeitungsschritten zuzuführen.
Die gesamte Honanlage wird durch eine Steuereinrichtung 400 computergestützt überwacht
und gesteuert. Die einzelnen Arbeitsstationen und das Fördersystem
haben jeweils eigene spezialisierte Steuereinheiten, die mit der
Steuereinrichtung in Datenübertragungsverbindung
stehen und die so konfiguriert sind, dass sie die Vorgänge an den
Arbeitsstationen bzw. am Fördersystem
steuern.
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Das
Fördersystem
umfasst zwei Hauptförderstrecken 210A, 210B in
Form von geradlinig und parallel zueinander verlaufenden Rollenförderern. Beide
Rollenförderer
sind dafür
ausgelegt, die einzelnen Werkstücke
in die gleiche Richtung parallel zur Hauptwerkstückflussrichtung 280 zwischen
dem Bereich der eintrittsseitigen Übergabestation und dem Bereich
der austrittsseitigen Übergabestation
zu fördern.
Dabei ist die Anlage der gezeigten Ausführungsform so konfiguriert,
dass der in Materialflussrichtung gesehen rechte Rollenförderer 210A für den Antransport
von Werkstücken
zu den Arbeitsstationen und der daneben verlaufende Rollenförderer 210B für den Abtransport
der Werkstücke
zuständig ist.
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Quer
zu den Hauptförderstrecken 210A, 210B sind
in geeigneten Abständen
Nebenförderstrecken 215, 225, 235, 245, 255 in
Form von Ladeportalen angeordnet. Jedes Ladeportal hat einen oberhalb
der Hauptförderstrecken
verlaufenden Querträger 216, 226, 236, 246, 256,
an dem in einer Linearführung
jeweils ein Greifersystem 217, 227, 237, 247, 257 angeordnet
ist. Bei dem gezeigten Palettenfördersystem
sind die einzelnen Werkstücke auf
Paletten 290 abgestellt und die Greifersysteme zum Ergreifen
der Paletten eingerichtet, um das Werkstück entweder von einer der Hauptförderstrecken 210A, 210B zu
einer der Arbeitsstationen, oder von einer der Arbeitsstationen
zu einer der Hauptförderstrecken,
oder von einer der Hauptförderstrecken zur
anderen Hauptförderstrecke
zu transferieren.
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Die
Arbeitsstationen sind jeweils paarweise links und rechts der Hauptförderstrecken 210A, 210B spiegelbildlich
zueinander aufgestellt. Dabei bedient jeweils eine Nebenförderstrecke
zwei einander gegenüber
liegend aufgestellte Arbeitsstationen, die jeweils ein Arbeitsstationenpaar 110, 120, 130, 140, 150 bilden.
Die Arbeitsstationen eines Arbeitsstationenpaares sind dabei jeweils
für den
gleichen Arbeitsschritt konfiguriert. Im Beispielsystem sind die eintrittsseitigen
Arbeitsstationen 110A, 110B jeweils als Vorhonstationen
zum Vorhonen von Zylinderbohrungen eingerichtet. Gleiches gilt für die Arbeitsstationen 120A, 12B des
zweiten Arbeitsstationenpaares 120. Das in Hauptwerkstückflussrichtung
folgende Arbeitsstationenpaar 130 hat zwei Fertighonstationen 130A, 130B.
Diese unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Konfiguration von den
Vorhonstationen 110A, 120A, 110B, 120B im
Wesentlichen dadurch, dass andere Honwerkzeuge eingesetzt sind und
die Steuerung für
einen Fertighonprozess konfiguriert ist. Die Honstationen 140A, 140B des
darauf folgenden Arbeitsstationenpaares 140 sind jeweils
als Honeinrichtungen zum Honen von Kurbelwellenlagerbohrungen konfiguriert.
Die nachfolgenden Arbeitsstationen 150A, 150B sind
Messstationen mit Messeinrichtungen, die die Vermessung der gehonten
Zylinderbohrungen und der gehonten Kurbelwellenlagerbohrungen erlauben.
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Alle
Arbeitsstationen sind nach Art von Arbeitszentren aufgebaut und
umfassen jeweils eine Arbeitseinheit, mit der der jeweilige Arbeitsschritt (z.B.
Vorhonen, Fertighonen, Vermessen) durchgeführt wird, und eine Transfereinheit,
die für
einen Transfer der zu bearbeitenden Werkstücke zwischen den zugeordneten
Nebenförderstrecken
des Fördersystems
und den jeweiligen Arbeitseinheiten sorgen. Bei allen Arbeitsstationen
sind die Transfereinheiten als Hub-Rundtische 116A, 116B etc.
ausgelegt, um durch eine Drehbewegung um eine vertikale Drehachse
den Transfer zwischen Arbeitseinheit und Fördersystem zu bewerkstelligen
und gegebenenfalls durch eine Vertikalbewegung mit Hilfe einer Hubeinheit
eine Höhenanpassung
vorzunehmen.
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Bei
der gezeigten Ausführungsform
sind die jeweils auf einer Seite der Hauptförderstrecke in Laufrichtung
hintereinander angeordneten Honstationen 110A, 120A, 130A einerseits
und 110B, 120B, 130B andererseits jeweils
untereinander ähnlich
aufgebaut, wobei sich die Konstruktionen der unterschiedlichen Seiten
nur durch eine spiegelbildliche Anordnung der entsprechenden Komponenten
unterscheiden. Am Beispiel der Vorhonstation 110A sei der
Aufbau im Einzelnen weiter erläutert.
Die Arbeitseinheit 115A besteht aus zwei jeweils zweispindeligen,
mit Honwerkzeugen ausgestatteten Honeinheiten, wobei bei der Honbearbeitung
von Zylinderbohrungen eines Vierzylinder-Motors von einer Honeinheit
die Zylinder 1 und 3 und von der anderen Honeinheit
die Zylinder 2 und 4 bearbeitet werden. Mit Hilfe
des zugeordneten Hub-Rundtisches 116A wird das
Werkstück
zwischen Arbeitseinheit und Fördersystem
transferiert. Neben den Honeinheiten ist noch ein Werkzeugwechselsystem 117A mit
einem Werkzeugrevolver angeordnet. Mit Hilfe des automatischen Werkzeugwechslers
ist es möglich,
nach Maßgabe
von Steuersignalen der Steuereinrichtung 400 die Honwerkzeuge
an den Honeinheiten gegen andere Honwerkzeuge auszutauschen. Ein
solcher Austausch kann z.B. beim Verschleiß von Honwerkzeugen durchgeführt werden.
Insbesondere ist es aber auch möglich,
durch den Werkzeugaustausch (und gegebenenfalls eine Umkonfiguration
der für
die Arbeitsstation zuständigen
Teile der Steuereinheit) die Honstation für Werkstücke anderer Form und/oder Größe umzurüsten oder
die Honstation für eine
andere Honoperation umzurüsten,
indem sie beispielsweise von einer Vorhonstation zu einer Fertighonstation
durch Austausch entsprechender Werkzeuge umgerüstet wird.
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Die
Honanlage kann wie folgt arbeiten. An der eingangsseitigen Übergabestation 350 werden durch
einen nicht gezeigten Roboter oder eine andere geeignete Einrichtung
mit Abstand aufeinander folgend einzelne Paletten mit Werkstücken auf
das kontinuierlich laufende Antransportsystem 210A aufgesetzt
und durch dieses in Haupt-Werkstückflussrichtung 280 mitgenommen.
Da an dem Werkstück
zunächst
die Zylinderbohrungen vorgehont werden müssen, wird das Werkstück zunächst einer
Vorhonstation zugeführt.
Hierzu wird über
die Steuerung 400 erfasst, welche der vier Vorhonstationen 110A, 120A, 110B, 120B z.Zt.
nicht belegt ist. Kann beispielsweise die Vorhonstation 110A das
nächste
Werkstück aufnehmen,
so wird die Nebenförderstrecke 215 so angesteuert,
dass das Greifersystem 217 die Palette mit dem Werkstück ergreift
und in dem Bereich des Rundtisches 116A der Vorhonstation 110A verfährt. Nach
Absetzen der Palette auf dem Rundtisch wird dieser um 180° verdreht,
so dass das Werkstück
lagerichtig unter den Honspindeln der Arbeitseinheit 115A positioniert
ist. Gegebenenfalls kann durch eine Hub- oder Absenkbewegung das
Werkstück noch
in Vertikalrichtung richtig positioniert werden. Die Vorhonoperation
wird dann in an sich bekannter Weise durchgeführt. Nach Abschluss der Vorhonbearbeitung
wird das Werkstück
durch erneutes Drehen des Rundtisches um 180° in den Greifbereich der Greifereinrichtung 217 zurückgedreht
und von dieser erfasst. Das Werkstück mit vorgehonten Zylinderbohrungen
wird dann von der Greifereinrichtung 217 auf der Abtransportstrecke 210B abgesetzt,
die die Palette mit dem Werkstück
in dem Bereich der Nebenförderstrecke 235 verfährt, mit
der die beiden Fertighoneinrichtungen 130A, 130B bedient
werden. Die Palette wird dann von der Greifeinrichtung des Querförderers
erfasst und seitlich zu derjenigen Vorhonstation verfahren, die
momentan frei ist. Dort wird analog zu der vorher beschriebenen
Weise das Werkstück
in den Bereich der Honeinheiten gebracht, dort fertiggehont und
anschließend über den
zugeordneten Rundtisch zurück
zum Querförderer
transferiert, der das Werkstück
mit fertiggehonten Zylinderbohrungen zur Abtransportstrecke 210B zurückverfährt und
dort absetzt. In entsprechender Weise wird die Palette mit dem Werkstück nun zum
nächsten
Querförderer 245 verfahren,
dessen Greifeinrichtung die Palette greift und zu einer der Honstationen 140A, 140B verfährt, in
der dann an den Kurbel wellenlagerbohrungen des Motorblockes eine
Honbearbeitung durchgeführt
wird. Nach Abschluss dieser Honbearbeitung wird das nun fertig bearbeitete Werkstück wieder
auf die Abtransportstrecke 210B versetzt und gemeinsam
mit der Palette in den Bereich der Messstationen 150 verfahren.
Dort wird das fertig bearbeitete Werkstück analog zur beschriebenen
Weise zur nächsten
freien Messstation transportiert, dort vermessen und anschließend zurück auf das
Abtransportsystem 210B gesetzt, welches das fertig bearbeitete
und fertig vermessene Werkstück dann
zur austrittsseitigen Übergabestation 360 fördert.
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Schon
bei diesem regulären
Ablauf wird die hohe Flexibilität
der Anlage deutlich. Bei jedem Querförderer 215, 225, 235, 245, 255 besteht
für die
Anlage die Möglichkeit,
den vorgesehenen Honbearbeitungsschritt oder den Messschritt an
einer von zwei an den jeweiligen Querförderer angeschlossenen Arbeitsstationen
durchführen
zu lassen. Ist beispielsweise eine der Arbeitsstationen ausgefallen,
weil dort Wartungsarbeiten durchgeführt werden, so wird dies durch
die Steuereinrichtungen 400 erkannt und automatisch das
nächste
Werkstück
zur gegenüber
liegenden anderen Arbeitsstation verbracht. Da bei den Vorhonstationen
sogar die Auswahlmöglichkeit
zwischen vier Vorhonstationen besteht, ist hier einerseits die Flexibilität besonders
groß und
andererseits hat die Anlage für
den Vorhonschritt eine besonders hohe Bearbeitungskapazität. Dieser
gegebenenfalls zeitaufwendigste Arbeitsschritt kann für bis zu
vier mehrere Werkstücke
gleichzeitig an verschiedenen Arbeitsstationen durchgeführt werden,
ohne dass dadurch der Gesamtdurchsatz an Werkstücken nachteilig beeinflusst
wird. Die Anlage ist kontinuierlich betreibbar, solange für jeden
der vorgesehenen Arbeitsschritte mindestens eine Arbeitsstation
funktionsfähig
ist und das Fördersystem
arbeitet.
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Anhand
der 2 bis 5 werden einige andere Ausführungsformen
erfindungsgemäßer Honanlagen
und Möglichkeiten
zu deren Nutzung schematisch dargestellt. Die Honanlage 400 in 2 hat eine
Förder system 405 mit
einer geradlinigen Hauptförderstrecke 460,
deren Haupt-Werkstückflussrichtung
durch Pfeilsymbole gegeben ist, sowie drei Nebenförderstrecken 415, 435, 455,
denen jeweils zwei auf verschiedenen Seiten der Hauptförderstrecke
angeordnete Arbeitsstationen I, II, III, IV, V und VI zugeordnet
sind. Dabei sind die jeweils auf gegenüber liegenden Seiten der Hauptförderstrecke
angeordneten, über
einen Querförderer
miteinander verbundenen Arbeitsstationen jeweils für den gleichen
Bearbeitungsschritt konfiguriert. Die eintrittsseitigen Arbeitsstationen
I und II sind als Vorhonstationen konfiguriert, die mittleren Arbeitsstationen
II und IV als Fertighonstationen und die hinteren Arbeitsstationen V
und VI als Messstationen. Um an jedem Werkstück die vorgesehene Abfolge
Vorhonen – Fertighonen – Messen
durchführen
zu können,
sind beispielhaft folgende Teiledurchläufe durch die Honanlage möglich:
I → III → V. In diesem
Fall werden die jeweils links der Hauptförderstrecke liegenden Arbeitsstationen
nacheinander angefahren. Beim Durchlauf der Honanlage kann auch
ein Seitenwechsel stattfinden, beispielsweise gemäß dem Teiledurchlauf
I → IV → V. Hier
findet zwischen Vorhonen und Fertighonen und dem Fertighonen und
Nachmessen jeweils ein Seitenwechsel bezogen auf die Hauptförderstrecke
statt. Ein spiegelbildlicher Verlauf ergibt sich beim Teiledurchlauf
II → III → VI. Ein
einmaliger Seitenwechsel findet beispielsweise beim Teiledurchlauf
I → IV → VI statt.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass dies nur einige der möglichen
Durchlaufvarianten (Permutationen) sind. Die Beispiele zeigen jedoch,
dass beim Ausfall einer Einheit eine zweite Einheit diese Funktion übernehmen
kann, da für
jede Funktion (Vorhonen, Fertighonen, Nachmessen) jeweils zwei (einander
gegenüber
liegende) Arbeitsstationen vorhanden sind.
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Anhand
von 3 werden Möglichkeiten
erläutert,
die Honanlage 400 mit nur geringfügig verminderter Produktionskapazität zu nutzen,
wenn eine der Arbeitsstationen ausgefallen ist. Im Beispielsfall von 3 ist
die links der Hauptförderstrecke
liegende Fertighonmaschine III ausgefallen. Es sind immer noch folgende
beispielhafte Teiledurchläufe
möglich, die
jeweils die ausgefallene Maschine umgehen: I → IV → V oder I → IV → VI oder II → IV → V oder
II → IV → VI. Bei
Ausfall einer Maschine ist noch eine hohe Flexibilität dieser
Anlage gegeben, selbst wenn noch bis zu zwei weitere Maschinen ausfallen.
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Das
Einfügen
neuer Operationen ist bei dieser Anlage automatisch durch eine Veränderung (z.B.
Umprogrammierung) der bestehenden Anlage möglich. Diese Umprogrammierung
kann in der zentralen Steuereinheit vorgenommen werden, die an die
einzelnen Arbeitsstationen angeschlossen ist und auch die dortigen
Steuerprogrammen beeinflusst. Im Beispielsfall von 4 wurde
ausgehend von der Konfiguration in 2 die linke
Fertighonmaschine (Honmaschine III) so umprogrammiert, dass sie
nicht mehr für
das Fertighonen, sondern für
einen Zwischenhonschritt konfiguriert ist, der sich vom Vorhonschritt
und vom Fertighonschritt unterscheidet. In diesem Fall kann ohne
sonstige Änderungen
an der Anlage ein dreistufiger Honprozess inklusive eines nachfolgenden
Messprozesses durchgeführt
werden. Durch das Einfügen
einer neuen Operation ohne Hinzufügen mindestens einer weiteren
Arbeitsstation ist ein anderer Bearbeitungsprozess möglich, jedoch bei
geringfügig
verringerter Ausbringung der Gesamtanlage. Im Folgenden sind einige
Beispiele möglicher
Teiledurchläufe
anhand der römischen Nummerierung
angegeben:
- 1. I → III → IV → V,
- 2. I → III → IV → VI,
- 3. II → III → IV → V,
- 4. II → III → IV → VI.
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Dadurch,
dass bei dieser Anlage die Honstation III und IV zwangsweise nacheinander
genutzt werden müssen
und diese jeweils nur einmal vorhanden sind, werden diese Honstationen
bei jedem Teiledurchlauf nacheinander in fest vorgegebener Reihenfolge
angefahren. Bei dieser Konfiguration erhöht sich die Anfälligkeit
der Anlage gegen Maschinenausfall. Im Falle des Ausfalls einer der
Honmaschinen III oder IV könnte
jedoch eine der Maschinen I oder II die ausgefallene Funktion übernehmen.
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Um
die Kapazität
der Anlage im Vergleich zur Konfiguration von 2 zu
halten und gleichzeitig zusätzliche
weitere Honoperationen in das System zu integrieren, kann eine Anlage
erweitert werden. Ein Beispiel einer Honanlage 500 ist
in 5 gezeigt. Hier sind die eingangsseitigen Honmaschinen
I und II als Vorhonmaschinen konfiguriert, die nachfolgenden Honmaschinen
III und IV als Zwischenhonmaschinen, die nachfolgenden Honmaschinen
V und VI als Fertighonmaschinen und die nachfolgenden Arbeitsstationen
VII und VIII als Messstationen. Im Folgenden sind wieder einige
Beispiele möglicher
Teiledurchläufe
in der bekannten Notation angegeben:
- 1. I → III → V → VII
- 2. I → IV → V → VIII,
- 3. II → III → VI → VII,
- 4. II → III → IV → VIII,
- 5. usw.
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Diese
wenigen Beispiele zeigen, dass die verwendeten Honeinheiten und
gegebenenfalls auch Messeinheiten standardisiert werden können. Die Fertigung
und die Inbetriebnahme der einzelnen, spezialisierten Einheiten
wird dadurch wesentlich vereinfacht. Durch die flexible Ansteuerung
und Bedienung spezialisierter Arbeitsstationen können im Rahmen der Erfindung
Honanlagen mit einfachem strukturellen Aufbau für sehr komplexe Bearbeitungsprozesse
mit vielen unterschiedlichen Bearbeitungsschritten flexibel bereitgestellt
werden. Gleichzeitig kann durch Bereitstellung mehrerer unabhängig voneinander
bedienbarer Arbeitsstationen für
den gleichen Arbeitsschritt die Verfügbarkeit der Anlage erhöht und damit
die Produktionssicherheit verbessert werden.
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Es
sind auch Honanlagen möglich,
bei denen einzelne oder alle Arbeitsstationen jeweils für zwei oder
mehr Arbeitsschritte eingerichtet sind. Die Honanlage in 1 kann
beispielsweise auch so konfiguriert sein, dass von den insgesamt
sechs für
Honprozesse vorgesehenen Arbeitsstationen 110A, 110B, 120A, 120B, 130A, 130B insgesamt
drei als Vorhonstationen ausgelegt sind und die anderen drei jeweils für zwei aufeinander
folgende Arbeitsschritte, nämlich
für das
Zwischenhonen und für
das Plateauhonen (Fertighonen). Bei einer Ausführungsform sind die jeweils
rechts der Hauptförderstrecke
angeordneten Honstatioen 110A, 120A und 130A als
Vorhonstationen eingerichtet, während
die jeweils gegenüber
liegenden Arbeitsstationen 110B, 120B und 130B zum
Zwischenhonen und Fertighonen (z.B. Plateauhonen) eingerichtet sind.
An diesen Arbeitsstationen werden demnach zwei unterschiedliche
Arbeitsschritte nacheinander durchgeführt, bevor das Werkstück wieder
dem Fördersystem übergeben wird.
Bei einer derartigen Konfiguration wird das Werkstück zunächst vom
Rollenförderer 210A nach rechts
zur Vorhonstation und nach Abschluss des Vorhonens mittels des zugehörenden Querförderers zur
gegenüber
liegenden Zwischenhon- und Fertighonstation gefördert, bevor das fertig bearbeitete Werkstück mittels
des Querförderers
zum Rollenförderer 210B gebracht
und durch diesen abtransportiert wird. Ein entsprechender Teilefluss
ergibt sich an drei hintereinander angeordneten Paaren von gegenüber liegenden
Honstationen.
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Bei
der in 1 gezeigten Anlagengröße mit sechs Honstationen ist
es auch möglich,
zwei Arbeitsstationen zum Vorhonen, zwei weitere zum Zwischenhonen
und zwei weitere zum Plateauhonen zu konfigurieren. Dabei können beispielsweise
die einander gegenüber
liegenden Honstationen jeweils für den
gleichen Arbeitsschritt konfiguriert sein.
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Da
bei üblichen
Honprozessen das Vorhonen und das Zwischenhonen die zeitaufwendigsten Arbeitsschritte
sind, kann es im Sinne einer optimalen Verkürzung der Durchlaufzeit vorteilhaft
sein, für diese
Arbeitsschritte mehr Arbeitsstationen vorzusehen als für das Fertighonen.
Dies ist bei den zuletzt genannten Kombinationen der Fall. Die Honanlage kann
jedoch auch nach anderen Optimierungskriterien ausgelegt sein. Beispielsweise
können
drei der Arbeitsstationen jeweils als Kombinationsstationen für das Vorhonen
und das Zwischenhonen ausgelegt sein, während drei andere Arbeitsstationen,
die in Teileflussrichtung dahinter liegen, nur für das Fertighonen ausgelegt
sind. Diese wenigen Beispiele zeigen, dass im Rahmen der Erfindung
Honanlagen aufgebaut werden können,
die für
jeden Honprozess im Hinblick auf unterschiedliche Aufgabenstellungen
optimiert werden können.