-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Materialbereitstellungsspeicher
sowie ein Verfahren zum Austauschen und Anordnen von horizontalen Aufnahmeelementen,
vorzugsweise für
Aufnahmebehälter,
in einem ersten Stapel und mindestens einem zweiten Stapel zum Bereitstellen
eines mit Materialien befüllten
Aufnahmeelementes in der oberen Position des ersten Stapels.
-
Für die Bereitstellung
von Materialien zur Weiterverarbeitung, insbesondere durch einen
Roboter/Handling, ist es bekannt, Materialbereitstellungsspeicher
zur Verfügung
zu stellen, die manuell mit den weiter zu verarbeitenden Teilen
bestückt
werden, die dann der Roboter/Handling aus dem Speicher entnimmt
und weiter verarbeitet. Häufig
werden zur Aufbewahrung der einzelnen weiter zu verarbeitenden Teile
entsprechende tablettartige Aufbewahrungsbehälter benutzt, in denen die
einzelnen Teile nebeneinander angeordnet sind. Damit der Roboter/Handling
möglichst
lange arbeiten kann, ohne dass durch einen Einrichter neue Teile
bereitgestellt werden müssen,
weisen diese Materialbereitstellungsspeicher mehrere derartige Aufbewahrungsbehälter auf,
die ausgetauscht werden müssen,
wenn der Roboter/Handling alle Teile entnommen hat. Da üblicherweise
der Roboter/Handling die Teile an einer ganz bestimmten Stelle aus
den Aufbewahrungsbehältern
entnimmt, muss intern in dem Materialbereit stellungsspeicher ständig ein
Austausch der leeren Aufbewahrungsbehälter durch befüllte Aufbewahrungsbehälter erfolgen.
Erst wenn alle Aufbewahrungsbehälter
leer sind, werden diese durch den Bediener neu befüllt.
-
Damit
zum einen eine für
den Bediener akzeptable Menge an Aufbewahrungsbehältern für den Roboter/Handling
bereitgestellt werden kann und zum anderen die in dem Materialbereitstellungsspeicher
befindlichen Aufbewahrungsbehälter
automatisch ausgetauscht werden, ist es bekannt, Materialbereitstellungsspeicher
einzusetzen, die im Wesentlichen ein Volumen aufweisen, um ein Paket
von Aufbewahrungsbehältern
zu verarbeiten. Durch die erforderliche Umsetzung der Aufbewahrungsbehälter ist
das Gesamtvolumen des Materialbereitstellungsspeichers jedoch doppelt
so groß.
Der bekannte Materialbereitstellungsspeicher weist für die Umsetzung zweimal
zwei Kettenantriebe mit Aufnahmen für die Aufbewahrungsbehälter auf.
Die Kettenantriebe sind jeweils als Endloskette ausgebildet. Zwischen
zwei derartigen vertikal umlaufenden Kettenantrieben befinden sich
die Aufbewahrungsbehälter.
Sobald der obere Aufbewahrungsbehälter geleert ist, wird mittels einer
Transporteinrichtung der Aufbewahrungsbehälter seitlich versetzt dem
zweiten Kettenantriebspaar übergeben,
und das erste Kettenantriebspaar transportiert den nächsten Aufbewahrungsbehälter in
den Zugriffsbereich des Roboters. Sobald dieser ebenfalls leer ist,
wird er ebenfalls an das zweite Kettenantriebspaar übergeben,
welches in der Zwischenzeit den zuvor übergebenen Aufbewahrungsbehälter weitertransportiert
hat. Der Vorgang wird nun so lange wiederholt, bis sämtliche
Aufbewahrungsbehälter, die
zwischen dem ersten Kettenantriebspaar sich befanden, geleert sind
und sich nunmehr zwischen dem zweiten Kettenantriebspaar befinden.
Erst jetzt muss der Bediener die Aufbewahrungsbehälter austauschen.
-
Bei
dieser bekannten Vorrichtung ist es nachteilig, dass das Gesamtvolumen
des Materialbereitstellungsspeichers doppelt so groß ist wie
die eigentliche Materialmenge benötigt. Darüber hinaus ist der Antrieb
mit den umlaufenden Kettenbändern
aufwändig.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit
vorzuschlagen, die entsprechend dem Volumen des Materialbereitstellungsspeichers
eine größere Befüllung erlaubt,
so dass der Bediener weniger häufig
wechseln muss, und der darüber
hinaus kostengünstig
herstellbar ist.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Materialbereitstellungsspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs
1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten
Verfahrensanspruchs gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den jeweiligen rückbezogenen
Unteransprüchen
zu entnehmen.
-
Gemäß der Erfindung
weist der Materialbereitstellungsspeicher einen ersten Stapel von
horizontalen Aufnahmeelementen für
Aufbewahrungsbehälter
von weiter zu bearbeitenden Materialen und mindestens einen daneben
befindlichen zweiten Stapel von horizontalen Aufnahmeelementen auf.
Des Weiteren ist eine obere Transporteinrichtung zum Transportieren
der oberen Aufnahmeelemente des ersten Stapels auf den mindestens
zweiten Stapel und eine untere Transporteinrichtung zum Transportieren
des unteren Aufnahmeelementes des mindestens einen zweiten Stapels
unter den ersten Stapel vorgesehen. Die einzelnen Aufnahmeelemente
berühren
einander und bilden somit die Stapel. Bei dem ersten Stapel handelt
es sich um einen Bereitstellungsstapel, da von dem jeweils oberen
Aufnahmeelement Teile oder Materialien entnommen werden können. Sobald
die Materialien von dem auf dem oberen Aufnahmeelement befindlichen
Aufbewahrungsbehälter
entnommen wurden, wird das Aufnahmeelement zu dem zweiten Stapel
bewegt. Dieser nimmt das leere Element auf, wobei durch die untere Transporteinrichtung
ein noch volles Element unter den ersten Stapel bewegt wird. Dieser
Umlauf, der genauer noch nachfolgend beschrieben wird, wird so lange
durchgeführt,
bis beide Stapel geleert sind. Gegenüber dem Stand der Technik hat
diese Ausbildung den Vorteil, dass nunmehr zwei komplette Stapel
zur Verfügung
stehen und der in dem Materialbereitstellungsspeicher vorhandene
Raum vollständig
ausgenutzt wird. Darüber
hinaus kann ein derartiger Materialbereitstellungsspeicher beliebig
durch weitere zweite Stapel erweitert werden, so dass ohne großen Aufwand
die Speicherkapazität
erhöht
und die Wartungsintervalle verlängert
werden.
-
Um
den Austausch der Aufbewahrungsbehälter zu gewährleisten, weist der Materialbereitstellungsspeicher
gemäß der Erfindung
vorteilhafterweise mindestens eine Einrichtung zum Anheben des ersten
Stapels und zum Absenken des mindestens zweiten Stapels auf. Damit
wird erreicht, dass die Höhe
der beiden Stapel immer gleich bleibt. Dies kann durch spezielle
Hubeinrichtungen an jedem Stapel realisiert werden. Vorzugsweise
weist de Transporteinrichtung eine Hubeinrichtung auf, die für die vertikale
Bewegung der beiden Stapel eingesetzt wird. Damit wird zum einen
der Arbeitsablauf optimiert und darüber hinaus eine optimale Ausnutzung erreicht.
-
Um
die vertikale Bewegung der beiden Stapel sicher durchzuführen, sind
die Stapel jeweils zwischen zwei seitlichen Tragrahmen geführt und
oberhalb der unteren Transporteinrichtung gehalten. Die Halterung
der Stapel kann dabei entweder durch Fixierung jedes einzelnen Aufbewahrungsbehälters oder
auch lediglich durch den unteren, auf dem die anderen Aufbewahrungsbehälter ruhen,
erfolgen. Die beiden Stapel befinden sich über der unteren Transporteinrichtung,
damit diese den unteren Aufbewahrungsbehälter des zweiten Stapels unter
den ersten Stapel transportieren kann.
-
Vorteilhafterweise
weisen die Aufnahmeelemente seitliche Seitenwände mit Ausnehmungen für den Eingriff
von bewegbaren Haltemitteln auf. Bei diesen Haltemitteln kann es
sich grundsätzlich
um in axialer Richtung bewegliche Bolzen oder andere geeignete Haltemittel
handeln, die in der Lage sind, einen stabilen Stapel zu gewährleisten.
Zweckmäßigerweise
sind die bewegbaren Haltemittel an einem Tragrahmen und/oder an
der oberen Transporteinrichtung angeordnet, um in die Ausnehmungen
an den Aufnahmeelementen einzugreifen. Bevorzugt sind die bewegbaren
Haltemittel axial bewegliche Bolzen oder Zapfen, die entsprechend
pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch gesteuert werden können, wobei
die Ausnehmungen ebenfalls vorzugsweise als Langlöcher ausgebildet sind
oder einen Durchmesser aufweisen, der größer ist, als der Durchmesser
der Bolzen oder Zapfen.
-
Um
den Austausch der Aufbewahrungsbehälter möglichst kostengünstig und
optimal zu realisieren, ist die Hubeinrichtung eine erste Strecke
zum Anheben des jeweiligen Stapels für die Lösung des Eingriffs der bewegbaren
Haltemittel und eine zweite Strecke zum weiteren Anheben des ersten
Stapels oder zum Absenken des mindestens zweiten Stapels bewegbar.
Die Steuerung/Regelung der Hubeinrichtung sowie der beweglichen
Haltemittel als auch der Transporteinrichtungen erfolgt über eine
entsprechende Steuer/Regeleinrichtung. Die Bewegung der Einrichtungen
kann dabei pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen.
-
Grundsätzlich ist
es möglich,
das obere Aufnahmeelement mittels gesonderter mechanischer Einrichtungen
von dem ersten Stapel zu lösen,
zum zweiten Stapel zu transportieren und auf diesen zweiten Stapel
aufzusetzen. Vorteilhafterweise ist bei der Erfindung die Hubeinrichtung
eine dritte Strecke zum Anheben des jeweiligen Stapels zur Aufnahme
bzw. Abgabe des jeweiligen oberen Aufnahmeelements bewegbar. Damit
kann dann das obere Aufnahmeelement von dem zweiten Stapel übernommen
werden, indem dieser so weit angehoben wird, dass das obere leere
Aufnahmeelement auf diesem aufsitzt. Entsprechend wird durch Anheben
des ersten Stapels das volle obere Aufnahmeelement so weit angehoben,
dass es von der Transporteinrichtung selbstständig gehalten werden kann.
-
Der
Verfahrensablauf für
das Austauschen und Anordnen der Aufnahmeelemente erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
wie folgt:
Die Aufnahmeelemente werden aufeinander gestapelt
mittels beweglichen Halteelementen vom Boden beabstandet in einem
Tragrahmen gehalten;
das obere Aufnahmeelement des ersten Stapels
wird nach der Entleerung mittels einer oberen Transporteinrichtung über den
mindestens einen zweiten Stapel bewegt;
der zweite Stapel wird
begrenzt angehoben und für eine
Vertikalbewegung von den beweglichen Halteelementen freigegeben;
anschließend wird
der zweite Stapel abgesenkt und mittels der beweglichen Halteelemente
mit Ausnahme des unteren Aufnahmeelements wieder gehalten und anschließend begrenzt
abgesenkt;
dann wird das untere Aufnahmeelement des zweiten Stapels
unter den ersten Stapel bewegt;
der erste Stapel wird über das
untere Aufnahmeelement begrenzt angehoben und der gesamte Stapel für eine Vertikalbewegung
von den beweglichen Halteelementen freigegeben;
anschließend wird
der erste Stapel angehoben, mittels der beweglichen Halteelemente
wieder gehalten und begrenzt abgesenkt.
-
Um
auch das über
dem zweiten Stapel befindliche leere Aufnahmeelement aufzunehmen,
wird vorteilhafterweise der zweite Stapel nach der Freigabe der
beweglichen Halteelemente bis zum über dem Stapel befindlichen
oberen Aufnahmeelement des ersten Stapels bewegt. Nach Freigabe
dieses Aufnahmeelements durch die obere Transporteinrichtung kann
dieses dann mit dem gesamten zweiten Stapel vertikal bewegt werden.
-
Gemäß einer
weiteren Ausbildung wird vorteilhafterweise auch der erste Stapel
nach der Freigabe der bewegten Halteelemente bis zu der über dem
Stapel befindlichen oberen Transporteinrichtung bewegt und das obere
Aufnahmeelement mittels an der oberen Transporteinrichtung befindlichen
beweglichen Halteelementen gehalten.
-
Wie
bereits vorstehend erwähnt,
kann das Prinzip auch mit anderen beweglichen Haltemitteln und mit
Fixierung aller Aufnahmeelemente erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausbildung
des Verfahrens werden die Stapel jeweils von der unteren Aufnahme
getragen, die von beweglichen Haltemitteln gehalten wird.
-
Die
vorstehend erläuterten
Merkmale der Erfindung wird somit ein Materialbereitstellungsspeicher
realisiert, der bei gleicher Größe der bisher
am Markt üblichen
Materialbereitstellungsspeicher ein wesentlich größeres Aufnahmevolumen
und damit längere
Befüllintervalle
aufweist. Darüber
hinaus ist dieser Materialbereitstellungsspeicher beliebig erweiterbar
und das Verfahren auch auf größere Einheiten
anwendbar. Ein derartiger Materialbereitstellungsspeicher kann auch
in anderen Anwendungen, beispielsweise in einem Ofen Verwendung
finden, um eine vorgegebene Erwärmung
bevorzugter Materialien im oberen Aufbewahrungselement des ersten Stapels
zu ermöglichen.
-
Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung in Verbindung mit den Ansprüchen und Zeichnungen. Die einzelnen Merkmale
können
je für
sich oder zu mehreren bei Ausführungsformen
der Erfindung verwirklicht sein. Es stellen dar:
-
1 eine
schematische perspektivische Ansicht des Materialbereitstellungsspeichers;
-
2 eine
schematische perspektivische Ansicht des Materialbereitstellungsspeichers
mit Aufbewahrungsbehältern
für zu
verarbeitende Teile ohne Vorderwand;
-
3 eine
schematische Frontansicht des Materialbereitstellungsspeichers mit
oberer und unterer Transporteinrichtung mit dem oberen Aufnahmeelement
des ersten Stapels in der Position, in der die darin befindlichen
Teile oder Materialien entnommen werden können;
-
4 eine
Darstellung gemäß 3 mit dem
oberen Aufnahmeelement über
dem zweiten Stapel;
-
5 die
Darstellung gemäß 4 mit
angehobenem zweitem Stapel für
die Übernahme
des leeren oberen Aufnahmeelements;
-
6 die
Darstellung gemäß 5 mit
abgesenktem zweitem Stapel;
-
7 die
Darstellung gemäß 6,
bei der das untere Aufnahmeelement des zweiten Stapels von dem zweiten
Stapel entfernt ist;
-
8 eine
Darstellung gemäß 3,
bei der das untere Aufnahmeelement von dem zweiten Stapel sich unter
dem ersten Stapel befindet; und
-
9 die
prinzipielle Darstellung eines Materialbereitstellungsspeichers
mit weiteren zweiten Stapeln.
-
Die
perspektivische schematische Darstellung in 1 zeigt
den Materialbereitstellungsspeicher 1 mit zwei Stapeln 2, 3 mit
Aufnahmeelementen 4. Die Aufnahmeelemente 4 weisen
eine Seitenwand 5 mit Ausnehmungen 6 für den Eingriff
von Haltemitteln (Bolzen 8) auf, die an Tragrahmen oder
Tragwänden 14 befestigt
sind. Die einzelnen Aufnahmeelemente 4 sind aufeinander
gestapelt und berühren einander.
Die obere Transporteinrichtung 7 ist horizontal verfahrbar
und hält
ebenfalls ein Aufnahmeelement 4', das sich in der Position befindet,
in der beispielsweise ein Roboter/Handling Teile oder Gegenstände entnehmen
kann. Das obere Aufnahmeelement 4' wird über in axialer Richtung bewegliche
und entsprechend ansteuerbare Bolzen 8', die in die Ausnehmungen 6 eingreifen,
gehalten. Die Bolzen 8, 8' werden über die Steuereinrichtungen 13, 13' bewegt.
-
In 2 ist
der Materialbereitstellungsspeicher 1 in einer anderen
Perspektive gezeigt und zeigt in den Aufnahmeelementen 4 befindliche
tablettartige Aufbewahrungsbehälter 9,
in die für
die Weiterverarbeitung Materialien oder Teile anordenbar sind. In dieser
Darstellung befindet sich in dem Rahmen 10 der oberen Transporteinrichtung 7 kein
Aufnahmeelement. Unterhalb der beiden Stapel 2, 3 befindet sich
die untere Transporteinrichtung 11 mit einer Hubeinrichtung 12.
-
Anhand
der 3 bis 8 wird nachfolgend die Arbeitsweise
des Materialbereitstellungsspeichers beschrieben.
-
3 zeigt
eine Darstellung entsprechend der 1, bei der
das obere Aufnahmeelement 4' sich
bereits in dem Rahmen 10 der oberen Transporteinrichtung 7 befindet.
Die untere Transporteinrichtung 11 befindet sich mit der
Hubeinrichtung 12 noch unterhalb des ersten Stapels 2.
Sowohl der Stapel 2 als auch der Stapel 3 wird über vier
Bolzen, die in die vorstehend erläuterten Ausnehmungen 6 der
jeweils unteren Aufnahmeelemente 4'' eingreifen,
gehalten. In den Figuren sind schematisch die Einrichtungen 13 für die Betätigung der
in diesen Figuren nicht sichtbaren Bolzen 8 dargestellt.
-
In
der 4 befindet sich nunmehr das obere Aufnahmeelement 4' mit dem leeren
Aufbewahrungsbehälter 9 über dem
zweiten Stapel 3 und die untere Transporteinrichtung 11 befindet
sich mit der Hubeinrichtung 12 ebenfalls unter dem zweiten
Stapel.
-
Als
nächstes
wird nun der zweite Stapel 3 durch die Hubeinrichtung 12 etwas
angehoben, damit die Bolzen 8 entlastet werden und mittels
der Stelleinrichtungen 13 aus den Ausnehmungen 6 herausbewegt
werden können.
Dann hebt die Hubeinrichtung 12 den gesamten zweiten Stapel 3 so
weit an, dass das obere Aufnahmeelement 4 den zweiten Stapel 3 berührt, wie
in 5 dargestellt. Nun geben die Stelleinrichtungen 13' an der oberen
Transporteinrichtung das obere Aufnahmeelement 4' frei, so dass
die Hubeinrichtung den gesamten zweiten Stapel 3 senkrecht
nach unten bewegt, und zwar so weit, dass die Bolzen der Stelleinrichtungen 13 in
die entsprechenden Ausnehmungen des zweituntersten Aufnahmeelements 4''' eingreifen.
Dann fährt
die Hubeinrichtung 12 weiter nach unten und senkt dabei gleichzeitig
den Stapel so weit ab, dass er auf dem Bolzen 8 aufliegt.
Das untere Aufnahmeelement 4'' befindet sich
nun entfernt von dem zweiten Stapel 3, wie in 7 gezeigt.
-
Als
nächstes
fährt die
obere Transporteinrichtung 7 wieder über den ersten Stapel 2 und
die untere Transporteinrichtung 11 mit dem unteren, vollen Aufnahmeelement 4'' unter den ersten Stapel 2 (8).
Anschließend
erfolgt der vorstehend beschriebene, entsprechende Ablauf derart,
dass nun die Hubeinrichtung 12 das untere Aufnahmeelement 4'' begrenzt so weit anhebt, dass
die den ersten Stapel 2 haltenden Bolzen 8 entlastet
sind und durch die Stelleinrichtungen 13 aus den entsprechenden
Ausnehmungen 6 herausgenommen werden können. Anschließend hebt
die Hubeinrichtung 12 den gesamten Stapel über das
untere Aufnahmeelement 4'' so weit an,
dass das neue obere Aufnahmeelement 4' mittels der an der oberen Transporteinrichtung 7 befindlichen
Bolzen 8' gehalten
werden kann. Anschließend
wird der gesamte erste Stapel 2 von der Hubeinrichtung 12 so
weit senkrecht nach unten bewegt, dass die Bolzen 8 in
Eingriff mit den Ausnehmungen 6 des unteren Aufnahmeelements 4'' gelangen können. Durch weiteres Absenken
der Hubeinrichtung 12 liegt der erste Stapel 2 auf
dem Bolzen 8 auf. Damit ist der in der 3 dargestellte
Zustand wieder erreicht.
-
Durch
permanenten Ablauf dieses Verfahrens wird zuerst der erste Stapel 2 geleert
und die geleerten Aufbewahrungsbehälter 9 des ersten
Stapels 2 durch volle Aufbewahrungsbehälter 9 des zweiten Stapels 3 gefüllt. Nach
einem vollständigen
Umlauf sind die Aufbewahrungsbehälter 9 aller
beiden Stapel 2, 3 geleert, so dass eine neue
Bestückung
erforderlich ist. Diese kann erheblich herausgezögert werden, wenn, wie in der 9 schematisch
dargestellt, weitere zweite Stapel 3', 3'', 3''', 3'''' vorgesehen
werden, die nach dem gleichen Prinzip immer über dem ersten Stapel 2 geleert
werden.