-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Bereitstellungsplatz zum Bereitstellen
von Werkstücken für eine automatisierte
Bearbeitungsstation gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 und ein Verfahren zum Bereitstellen von Werkstücken für eine automatisierte
Bearbeitungsstation gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 12.
-
Die
industrielle Fertigung von Motoren, Getrieben und dergleichen erfolgt
größtenteils
automatisiert, wobei einzelne Werkstücke, wie z. B. Nockenwellen,
Kurbelwellen, Zahnräder
oder dergleichen, von automatisierten Be arbeitungsstationen bearbeitet
werden. Die einzelnen Werkstücke
sind in sogenannten Paletten gelagert, wobei in einer Palette mehrere
Werkstücke
enthalten sind, und wobei mehrere Paletten zu einem Stapel zusammengefasst sind.
-
Bedienpersonal
bringt einen solchen Stapel mit einer Anzahl von Paletten an einen
Bereitstellplatz. An diesem Bereitstellplatz ergreift ein Palettengreifer
eine Palette und führt
diese Palette einer Übergabestation
zu. Die automatisierte Bearbeitungsstation holt sich dann aus der
in der Übergabestation
befindlichen Palette das zu bearbeitende Werkstück (Nockenwelle, Kurbelwelle
oder dergleichen) heraus, bearbeitet dieses und legt das bearbeitete
Werkstück
wieder in die Palette zurück.
Im Bereitstellplatz werden die Paletten mit den fertig bearbeiteten
Werkstücken
dann wieder zu einem Stapel zusammengefasst, so dass das Bedienpersonal
diesen Stapel in einfacher Weise entnehmen und gegen einen Neuen,
mit unbearbeiteten Werkstücken
austauschen kann.
-
Dabei
ist es in vielen Fällen
erforderlich, ein bestimmtes Referenzwerkstück an einer bestimmten Position
innerhalb der Palette zu haben, beziehungsweise die komplette Orientierung
des Stapels beizubehalten, um die Qualität der Bearbeitung überprüfen zu können.
-
Aus
der
EP 1 125 678 A2 ist
eine Automationszelle zur Handhabung von auf Teileträgern aufgenommenen
Teilen bekannt, welche drei hintereinander angeordnete Stapelplätze umfasst,
wobei der vorderste Stapelplatz durch eine Schottwand und eine verschiebbare
Haube berührungssicher
von den anderen Stapelplätzen
und von beweglichen Teilen innerhalb der Automationszelle abtrennbar
ist. Die Haube und die Schottwand sind derart verfahrbar angeordnet,
dass auch ein Zugreifen der Umsetzeinrichtung auf den ersten Stapel
mit Paletten möglich ist.
Dabei Haube dient auch als Ablage für Paletten.
-
Zur
Bereitstellung der zu bearbeitenden Werkstücke ergreift die Umsetzeinrichtung
eine Palette und stellt diese in der Übergabestation bereit, so dass
die automatisierte Bearbeitungsstation auf die Werkstücke zugreifen
kann. Es ist auch erforderlich, einzelne Paletten lediglich umzusetzen,
um die auf dem vorderen Stapelplatz bereitgestellten Paletten auf
den zweiten oder dritten Stapelplatz zu platzieren, so dass der
vordere Stapelplatz frei wird, damit ein weiterer Stapel von Paletten
zwecks Bearbeitung bereitgestellt werden kann. Auch nach der Bearbeitung
der Werkstücke
muss die Umsetzeinrichtung einzelne Paletten von einem Stapelplatz
zu einem anderen Stapelplatz umsetzen. Während dieser Zeit ist entweder
keine Palette in der Übergabestation oder
aber es befindet sich eine Palette auf der verschiebbaren Haube.
Dies erfordert einen sehr großen
Koordinationsaufwand und hat dennoch zur Folge, dass zeitweise keine
Palette in der Übergabestation
zum Zugriff durch die automatisierte Bearbeitungsstation zur Verfügung steht,
so dass geringe Taktzeiten nicht erreicht werden können.
-
Davon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde,
einen Bereitstellungsplatz und ein Verfahren der eingangs genannten
Art zu schaffen, so dass stets eine Palette zum Zugriff durch die
automatisierte Bearbeitungsstation bereit steht.
-
Als
technische Lösung
dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Bereitstellungsplatz
mit den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruches 12 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses
Bereitstellungsplatzes und dieses Verfahrens sind den jeweiligen Unteransprüchen zu
entnehmen.
-
Ein
nach dieser technischen Lehre ausgebildeter Bereitstellungsplatz
und ein nach dieser technischen Lehre ausgeführtes Verfahren haben den Vorteil,
dass durch den Einsatz von zwei unabhängigen Palettengreifern einer
zum Umsetzen von Paletten eingesetzt werden kann, während der andere
eine Palette der Übergabestation
zuführt.
Somit ist gewährleistet,
dass sich stets eine Palette in der Übergangsstation befindet, so
dass stets Werkstücke
zum Bearbeiten durch die automatisierte Bearbeitungsstation zur
Verfügung
stehen.
-
Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass durch den Einsatz von zwei
Palettengreifern das Umsetzen der Paletten sehr viel schneller vonstatten
geht, so dass das Bedienpersonal ein größeres Zeitfenster zum Auswechseln
der Stapel zur Verfügung
steht.
-
Ein
weiterer, besonders großer
Vorteil besteht darin, dass auf die verschiebliche Haube verzichtet
werden kann. Dies bewirkt unter anderem, dass beim Umsetzen der
einzelnen Paletten keine Rücksicht
auf den Zustand des ersten Stapels genommen werden braucht mit der
Folge, dass das Umsetzen sehr viel einfacher und schneller erfolgen kann.
-
Noch
ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es nunmehr ohne großen Aufwand
möglich
ist, die Paletten eines Stapels in derselben Reihenfolge wieder
auszugeben, wie er angekommen ist. Dies ist insbesondere für ein mögliches
Prüfwerkstück von Bedeutung,
da dieses sich nunmehr stets an derselben Stelle befindet, was eine
automatisierte Prüfung
erleichtert.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist auf jeder Seite der Stapelplätze
jeweils ein Palettengreifer angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass
sich sowohl der erste, als auch der zweite Palettengreifer über die
gesamte Breite und über
die gesamte Höhe der
Stapelplätze
bewegen kann. Dabei hat es sich als kostengünstig und vollkommen ausreichend
erwiesen, die Palettengreifer in Y- und Z-Richtung linear zu bewegen.
-
In
einer anderen, bevorzugten Ausführungsform
sind beide Palettengreifer baugleich ausgeführt, so dass jeder Palettengreifer
jeder vorhandene Palette auch umsetzen kann.
-
In
einer vorteilhaften Weiterbildung besitzt der Bereitstellplatz einen
Trägerrahmen,
an dem sowohl die beiden Palettengreifer als auch gegebenenfalls
eine Schutzverkleidung angebracht sein kann. Dabei hat es sich als
vorteilhaft erwiesen, in der Schutzverkleidung eine Zugangstür und/oder
ein Sichtfenster vorzusehen. Die Zugangstür ermöglicht den Zugang zu Stapelplatz
A, so dass die dort befindlichen Paletten herausgenommen und gegen
einen neuen Stapel ausgetauscht werden können.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist zwischen dem ersten Stapelplatz und dem zweiten Stapelplatz
eine vorzugsweise vertikal verfahrbare Schottwand vorgesehen, die
den ersten Stapelplatz berührungssicher
von den anderen Stapelplätzen
abtrennt. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Schottwand
aus einer Anzahl horizontal angeordneter Glieder zusammenzusetzen,
die nach oben oder nach unten verfahrbar angebracht sind, so dass
sich die Schottwand nach oben oder nach unten öffnen lässt. Hierdurch ist ein Umsetzen
der einzelnen Paletten bei geöffneter
Schottwand möglich,
während bei
geschlossener Schottwand ein sicheres Herausnehmen des Stapels durch
das Bedienpersonal gewährleistet
ist.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
kann die Schottwand auch zweiteilig ausgeführt sein, wobei ein Teil insbesondere
vertikal verfahrbar angebracht ist, so dass das verfahrbare Teil
bei geöffneter Schottwand
neben dem nicht verfahrbaren Teil ruht und so eine Öffnung zum
Umsetzen der Paletten geschaffen ist.
-
In
einer anderen, bevorzugten Ausführungsform
ist am Trägerrahmen
eine Aufnahmeöse
angeordnet, die zur Aufnahme eines Kranhakens oder dergleichen dient,
so dass der Bereitstellplatz als Ganzes angehoben und transportiert
werden kann. Dies hat den Vorteil, dass der Bereitstellplatz in
einfacher Weise an der gewünschten
Stelle innerhalb der Fertigungshalle platziert werden kann.
-
Weitere
Vorteile des erfindungsgemäßen Bereitstellungsplatzes
und des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergeben sich aus der beigefügten
Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die
vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils
einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden.
Die erwähnten
Ausführungsformen
sind nicht als abschließende
Aufzählung
zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es
zeigen:
-
1 eine
perspektivisch dargestellte Schemaskizze des erfindungsgemäßen Bereitstellungsplatzes;
-
2 eine
Seitenansicht des Bereitstellungsplatzes gemäß 1;
-
3–13 einzelne
Schritte einer ersten Ausführungsform
des erfindungemäßen Verfahrens;
-
14–24 einzelne
Schritte einer zweiten Ausführungsform
des erfindungemäßen Verfahrens;
-
In
den 1 und 2 ist ein Bereitstellungsplatz
zum Bereitstellen von Werkstücken
für eine
automatisierte Bearbeitungsstation in schematisierter Weise dargestellt.
Dieser Bereitstellungsplatz umfasst einen von einem Trägerrahmen 10 umgebenen
Arbeitsraum 12, in dem drei Stapelplätze A, B, C untergebracht sind,
wobei die Stapelplätze
A, B, C hintereinander angeordnet sind. In den 1 und 2 sind
auf den Stapelplätzen
A, B, C Paletten 14 angeordnet, die zur Aufnahme von Werkstücken dienen.
Zur Erhöhung
der Deutlichkeit sind die Werkstücke
hier nicht dargestellt. Die Paletten 14 des Stapelplatzes
A sind auf einem Rollwagen 16 gelagert, um dem hier nicht
dargestellten Bedienpersonal den Abtransport dieses Stapels zu erleichtern.
-
An
der rechten Seite des Trägerrahmens 10 ist
ein erster Palettengreifer 18 und an der linken Seite des
Trägerrahmens
ist ein zweiter Palettengreifer 20 linear verfahrbar gehalten.
Jeder Palettengreifer 18, 20 kann über einen elektrischen
oder hydraulischen Antrieb 22 sowohl in vertikaler Richtung (Z-Richtung) als auch
in horizontaler Richtung (Y-Richtung) verfahren werden. Dabei verfügt jeder Palettengreifer 18, 20 nur über einen
einzigen Antrieb 22, der jeweils für die Y- und Z-Richtung mittels
einer hier nicht dargestellten Kupplung der dergleichen umgeschaltet
wird.
-
Der
Palettengreifer 18, 20 umfasst weiterhin eine
Greifeinheit 24, mit der eine Palette 14 vom betreffenden
Stapelplatz A, B, C aufgenommen und umgesetzt werden kann. Es ist
auch möglich,
dass der Palettengreifer 18, 20 zwei oder mehr
Paletten 14 gleichzeitig anhebt. Dabei ergreift die Greifeinheit 24 die
unterste, zu transportierende Palette 14 und bewegt somit
die darüber
liegenden Paletten 14 zu der gewünschten Stelle. Sowohl der
erste Palettengreifer 18 als auch der zweite Palettengreifer 20 ist
individuell verfahrbar und es ist auch möglich, beide Palettengreifer 18, 20 gleichzeitig
zu verfahren.
-
Zwischen
dem Stapelplatz A und dem Stapelplatz B ist eine vertikal verfahrbare
Schottwand 26 vorgesehen. Diese aus verschiedenen horizontalen Gliedern 28 bestehende
Schottwand 26 kann auf einer Rolle 30 aufgewickelt
werden, so dass die Trennung zwischen Stapelplatz A und den anderen
beiden Stapelplätzen
aufgehoben wird. Mit dieser Schottwand 26 soll der Stapelplatz
A derart sicher von dem Rest des Bereitstellplatzes abgetrennt werden,
das ein Austausch der am Stapelplatz A befindlichen Paletten durch
Bedienpersonal sicher und unfallfrei möglich ist.
-
Es
versteht sich, dass am Trägerrahmen 10 eine
Schutzverkleidung angebracht ist, die den Arbeitsraum 12 von
der Umgebung abschirmt. Aus Gründen
der einfacheren Darstellbarkeit wurde in den 1 und 2 auf
die Darstellung der Schutzverkleidung verzichtet.
-
Im
Bereich des Stapelplatzes A ist in der Schutzverkleidung eine Zugangstür vorgesehen,
um ein Austausch der Paletten auf dem Stapelplatz A zu ermöglichen.
Auch ist in der Schutzverkleidung ein Sichtfenster eingebaut, damit
das Bedienpersonal die Vorgänge
innerhalb des Arbeitsraum beobachten kann.
-
Der
erste Palettengreifer 18 und der zweite Palettengreifer 20 sind
baugleich ausgeführt,
jedoch auf unterschiedlichen Seiten der Stapelplätze A, B, C angeordnet. Hierdurch
ist es möglich,
dass jeder Palettengreifer 18, 20 jede Palette
an jeden beliebigen Ort transportiert.
-
In
den 3 bis 13 ist eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Bereistellen von Werkstücken
für eine
automatisierte Bearbeitungsstation dargestellt. Dieses Verfahren
wird nachfolgend beschrieben:
-
In 3 sind
die drei Stapelplätze
A, B, C schematisch dargestellt, so wie sie im Arbeitsraum 12 des
Bereitstellplatzes angeordnet sind. Zu Beginn sind alle drei Stapelplätze A, B,
C leer. In diesem Zustand ist die Schottwand 26 geschlossen,
so dass der Stapelplatz A von den Stapelplätzen B und C abgetrennt ist.
Gleichzeitig sind beide Palettengreifer 18, 20 über den
Stapelplätzen
B und C angeordnet, so dass der Stapelplatz A von allen beweglichen
Teilen und von den Stapelplätzen
B und C durch die geschlossene Schottwand 26 abgeschirmt
ist.
-
Nun öffnet das
Bedienpersonal die in der Schutzverkleidung eingelassene Zugangstür und verschafft
sich Zutritt zum Stapelplatz A. Anschließend wird ein Stapel aus mehreren,
beispielsweise fünf,
Paletten 14 auf den Stapelplatz A gefahren, wobei die Paletten 14 auf
einem Rollwagen gelagert sind, was den Transport vereinfacht. Sobald
der Stapel auf dem Stapelplatz A abgestellt ist, wird die Zugangstür vom Bedienpersonal
wieder verschlossen und anschließend wird die Schottwand 26 auf
der Rolle 30 aufgerollt, so dass die Stapelplätze A, B,
C wieder einen offenen und einheitlichen Arbeitsraum 12 bilden,
wie dies in 4 dargestellt ist.
-
Nun
wird der erste Palettengreifer 18 zum Stapelplatz A bewegt
und ergreift die oberste Palette 14 [5] und transportiert
diese zu einer hier nicht näher dargestellten Übergabestation.
In jeder Palette 14 befinden sich sechs Werkstücke, wobei
in dieser Palette 14 [5] ein Prüfteil 32 und fünf Rohteile 34 gelagert
sind, wobei das Prüfteil 32 am
linken Rand der Palette 14 [5] platziert ist. In den anderen
Paletten 14 [1] bis [4] befinden sich jeweils sechs Rohteile 34,
wie 5 zu entnehmen ist.
-
Die Übergabestation
befindet sich im Wesentlichen im Bereich des Stapelplatzes B. An
dem Bereitstellungsplatz in der in den 3 bis 13 dargestellten
Ausführungsform
sind zwei automatisierte Bearbeitungsstationen angeschlossen. Folglich
entnimmt jede dieser Bearbeitungsstationen der Palette 14 [5]
je ein Rohteil zur weiteren Bearbeitung. Gleichzeitig hiermit ergreift
der zweite Palettengreifer 20 die Palette 14 [1]
und setzt in einem Arbeitsgang die Palette 14 [1] und die
darüber
gestapelten Paletten 14 [2] bis [4] um auf den Stapelplatz
B, wie dies in 6 dargestellt ist. Nun ist der
Stapelplatz A leer.
-
Nach
Verschließen
der Schottwand 26 ergreift der zweite Palettengreifer 20 die
oberste Palette 14 [4] vom Stapelplatz B und führt diese
ebenfalls der Übergabestation
zu. Hierdurch werden weitere Rohteile 34 zur Bearbeitung
durch die Bearbeitungsstation bereitgehalten, während das Bedienpersonal die
Zugangstür öffnet und
einen weiteren Stapel mit fünf
Paletten 14 auf dem Stapelplatz A platziert. Nachdem die
Zugangstür
wieder geschlossen ist, wird die Schottwand 26 hochgefahren,
so dass die auf dem Stapelplatz A befindlichen Paletten 14 [1]
bis [5] nun für
die beiden Palettengreifer 18, 20 zugänglich sind,
wie dies in 7 dargestellt ist.
-
Wie
in 6 und 7 zu erkennen ist, hat die externe
Bearbeitungsstation bereits ein Rohteil bearbeitet und dieses als
Fertigkeit 36 wieder in die Palette 14 [5] zurückgelegt.
Sobald alle Werkstücke der
Palette 14 [5] bearbeitet sind, bringt der Palettengreifer 1 die
Palette 14 [5] auf den Stapel platz C. Während dieser Zeit entnehmen
die beiden hier angeschlossenen Bearbeitungsstationen weitere Rohteile 34 der
von dem zweiten Palettengreifer 20 bereitgestellten Palette 14 [4],
wie die s in 8 dargestellt ist. Dieser Vorgang
wird so lange wiederholt, bis die Paletten 14 [2] bis [5]
auf dem Stapelplatz C platziert sind. Der Palettengreifer 1 ergreift
dann die Palette 14 [1] und führt diese der Übergabestation
zu, wie dies in 9 dargestellt ist. Wie 10 zu
entnehmen ist, ergreift der zweite Palettengreifer 20 die unterste
Palette 14 [1] des Stapelplatzes A und transportiert sämtliche
fünf Paletten 14 [1]
bis [5] auf den Stapelplatz B. Anschließend ergreift der Palettengreifer 20 die
oberste Palette 14 [5] und führt diese der Übergabestation
zu.
-
Sobald
sämtliche
Rohteile 34 der Palette 14 [1] bearbeitet sind,
legt der erste Palettengreifer 18 diese Palette 14 [1]
auf dem Stapelplatz A ab. Währenddessen
hält der
zweite Palettengreifer 20 die Palette 14 [5] für die automatisierten
Bearbeitungsstationen bereit, wie dies 11 zu
entnehmen ist. Danach ergreift der erste Palettengreifer 18 die
oberste Palette 14 [2] des Stapelplatzes C und setzt diese
um auf den Stapelplatz A. Analoges geschieht mit den Paletten 14 [3]
bis [5], so dass der Stapelplatz C nunmehr leer ist und die zuerst
bearbeiteten fünf
Paletten in der ursprünglichen
Reihenfolge auf dem Stapelplatz A abgelegt sind, wobei sogar das
Prüfteil 32 an exakt
derselben Position platziert ist, wie am Anfang, wie dies 12 zu
entnehmen ist.
-
Anschließend wird
die Schottwand 26 wieder geschlossen, während der zweite Palettengreifer
die Palette 14 [5] auf dem Stapelplatz C absetzt, und während der
erste Palettengreifer die nächste
Palette 14 [4] vom Stapelplatz B ergreift und der Übergabestation
zuführt.
Nachdem die Schottwand 26 verschlossen ist, kann das Bedienpersonal
die Fertigteile 36 vom Stapelplatz A herausholen, wie dies
in 13 dargestellt ist. Nachdem das Bedienpersonal einen
neuen Stapel mit Rohteilen auf dem Stapelplatz A platziert hat,
kann die Schottwand 26 wieder geöffnet werden, und der Verfahrenszustand
gemäß 8 ist
wieder erreicht. Dieser Zyklus kann dann beliebig oft wiederholt
werden.
-
Mit
diesem Verfahren wird sichergestellt, dass auch beim Umsetzen einzelner
Paletten stets eine Palette an der Übergabestation zur Bearbeitung zur
Verfügung
steht. Außerdem
wird durch dieses Verfahren sichergestellt, dass die einzelnen Paletten und
somit die einzelnen Werkstücke
in derselben Reihenfolge und in derselben Anordnung wieder ausgegeben
werden, wie diese den Bereitstellplatz erreichen. Das heißt insbesondere,
dass das Prüfteil 32 wieder
auf der obersten Palette ganz links zur Verfügung steht, so wie dies zu
Beginn der Bearbeitung ebenfalls der Fall war. Auch die darunter
gestapelten Paletten [4] bis [1] sind in derselben Reihenfolge angeordnet,
wie zu anfangs.
-
In
den 14 bis 24 wird
eine zweite Ausführungsform
dieses Verfahrens näher
erläutert:
Dieses
zweite Verfahren ist in großen
Zügen ähnlich zu
dem in den 3 bis 13 beschriebenen
Verfahren, unterscheidet sich jedoch zum Beispiel im Schritt gemäß 17.
Bei dieser zweiten Ausführungsform
werden die Paletten 14 [1] bis [4] nicht alle auf einmal,
sondern einzelnen vom Stapelplatz A zum Stapelplatz B umgesetzt,
wobei sich ihre Reihenfolge umkehrt. Wie 17 zu
entnehmen ist, ist auf dem Stapelplatz B die Palette 14 [4]
zu unterst und darüber
stapeln sich die Paletten 14 [3] bis [1]. Im Übrigen ist
das Verfahren gleich. Dies hat zur Folge, dass die Paletten 14 [1]
bis [4] mit den fertig bearbeiteten Werkstücken auf dem Stapelplatz A
nicht mehr in der ursprünglichen
Reihenfolge, sondern in einer umgekehrten Reihenfolge platziert
sind. Unbeschadet dessen, ist die Palette 14 [5] nach wie
vor zu oberste auf dem Stapelplatz A abgelegt, so dass sich das
Prüfteil 32 wieder
an seiner Anfangsposition befindet.
-
- A,
B, C
- Stapelplatz
- 10
- Trägerrahmen
- 12
- Arbeitsraum
- 14
- Palette
- 16
- Rollwagen
- 18
- Palettengreifer
- 20
- Palettengreifer
- 22
- Antrieb
- 24
- Greifeinheit
- 26
- Schottwand
- 28
- Glieder
- 30
- Rolle
- 32
- Prüfteil
- 34
- Rohteil
- 36
- Fertigteil