DE102008024397A1

DE102008024397A1 - Transfer module for use in changeable production system, has supporting arm for receiving workpiece at one location and for transporting workpiece in direction, where driving of supporting arm takes place perpendicular to direction

Info

Publication number: DE102008024397A1
Application number: DE102008024397A
Authority: DE
Inventors: Alexander Bader; Walther Maier; Uwe Prof. Dr. Ing. Heisel
Original assignee: Universitaet Stuttgart
Current assignee: Universitaet Stuttgart
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-11-26

Abstract

The module (T) has a supporting arm (3) for receiving a workpiece e.g. piston rod, at a location and for transporting the workpiece in a direction, where driving of the supporting arm takes place perpendicular to the direction. The supporting arm includes a receiving device. A joint (4) is defined along the supporting arm at a freely changeable position of the supporting arm. The module is controlled in a self-sufficient manner or integrated in a controller of a changeable production system. The supporting arm is connected to a carriage (8) by another joint (7) displaceable at a base point. An independent claim is also included for a changeable production system comprising production devices.

Description

Die Erfindung betrifft ein wandelbares Produktionssystem mit mehreren, miteinander verketteten Fertigungseinrichtungen und Transfermodulen zur Versorgung dieser mit zu bearbeitenden Werkstücken sowie ein Transfermodul.The The invention relates to a convertible production system with several, interconnected manufacturing facilities and transfer modules for Supply of these with workpieces to be machined as well a transfer module.

Beim Fertigen von Werkstücken wie beispielsweise Pleueln, Zylinderköpfen, Achsschenkeln, Zahnrädern oder Getriebegehäusen, durchläuft jedes Werkstück typischerweise nacheinander eine große Anzahl verschiedener Bearbeitungsprozesse, etwa Drehen, Fräsen, Bohren, Schaben mit definierter Schneide oder Schleifen und Honen mit undefinierter Schneide. Die Bearbeitungsprozesse werden jeweils mit hoch spezialisierten Fertigungseinrichtungen durchgeführt. Die Fertigungseinrichtungen sind dabei durch Transporteinrichtungen miteinander verkettet, so dass die Werkstücke von einer Fertigungseinrichtung zur nächsten gelangen können. Beispielsweise ist die Verkettung von einzelnen Fertigungseinrichtungen eines Fertigungssystems oder Produktionssystems bekannt, die den Transport von Werkstücken zwischen den Fertigungseinrichtungen, welche beispielsweise nach dem Fließlinienprinzip erfolgt, bezeichnet.At the Manufacture of workpieces such as connecting rods, cylinder heads, Stub axles, gears or gearboxes, typically passes through each workpiece sequentially a large number of different machining processes, such as Turning, milling, drilling, scraping with a defined cutting edge or grinding and honing with an undefined edge. The editing processes are each using highly specialized manufacturing facilities carried out. The manufacturing facilities are by Transport equipment linked together so that the workpieces from one production facility to the next. For example, the concatenation of individual production facilities a manufacturing system or production system known that the Transport of workpieces between the production facilities, which For example, according to the flow line principle is called.

Bei Verwendung des Fließlinienprinzips durchlaufen das Werkstück oder die Werkstücke nacheinander mehrere Fertigungseinrichtungen, wobei lineare und eine verzweigte Verkettungen unterschieden werden. Das lineare Fließlinienprinzip beinhaltet mehrere in Reihe, das heißt seriell, angeordnete Fertigungseinrichtungen, die das Werkstück oder die Werkstücke nacheinander durchlaufen. Vor einer Fertigungseinrichtung kann das Werkstück gepuffert werden. Das verzweigte Fließlinienprinzip beinhaltet mehrere Fertigungseinrichtungen, die parallel angeordnet sind. Dabei werden die Werkstücke parallel auf verschiedene Fertigungseinrichtungen verteilt und nach Bearbeitung wieder vereinigt. Ein verkettetes Fertigungssystem ist beispielsweise aus DE 10 2004 003 587 A1 bekannt, bei der Fertigungseinrichtungen über ein hochgelegtes Transfermodul verkettet sind. Aus EP 1 488 884 A2 ist weiterhin eine Fertigungslinie mit wenigstens zwei Fertigungseinrichtungen bekannt, die eine Anförderbahn und eine Abförderbahn auf verschiedenen Ebenen aufweist. Die Werkstücke sind auf Paletten angeordnet. Aus DE 4312406 C2 ist eine Vorrichtung zum getakteten Transport von Werkstücken oder Werkstückträgern in einer Transfermaschine nach dem Fließlinienprinzip bekannt. Die Transfermaschinen müssen dabei so ausgerichtet sein, dass ihre Hauptachsen in die gleiche Richtung zeigen. Auf Grund der Integration einer Schwenk armvorrichtung als Transporteinrichtung in die Transfermaschine ist eine Verwendung der Transportvorrichtung bei beliebigen Fertigungseinrichtungen oder Fertigungssystemen mit gemischten Fertigungseinrichtungen nicht möglich. Aus DE 10 2004 059 054 A1 ist eine als Werkstückfördereinrichtung benannte Einrichtung bekannt, welche eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit mindestens zwei nebeneinander liegenden Fertigungseinrichtungen mit senkrechter Arbeitsspindel zum Einspannen der Werkstücke und mindestens einen Werkzeughalter zur Aufnahme mehrerer Werkzeuge betrifft, und mit mindestens einem Werkstückgreifer, wobei der Werkstückgreifer entlang von Führungen zwischen den Fertigungseinrichtungen verfahrbar ist und einen Greifer zum Zu- und Abführen bearbeiteter und unbearbeiteter Werkstücke zu den Arbeitsspindeln in die Arbeitsräume bewegbar ist.When using the flow line principle, the workpiece or workpieces pass successively through several production facilities, with a distinction being made between linear and branched links. The linear flow line principle includes several in series, that is serial, arranged manufacturing equipment, which pass through the workpiece or workpieces sequentially. Before a manufacturing device, the workpiece can be buffered. The branched flowline principle includes multiple manufacturing devices arranged in parallel. The workpieces are distributed in parallel to different production facilities and reunited after processing. For example, a linked manufacturing system is off DE 10 2004 003 587 A1 known, are linked in the production facilities via a high transfer module. Out EP 1 488 884 A2 Furthermore, a production line with at least two production facilities is known, which has a delivery conveyor and a discharge conveyor at different levels. The workpieces are arranged on pallets. Out DE 4312406 C2 a device for clocked transport of workpieces or workpiece carriers in a transfer machine according to the flow line principle is known. The transfer machines must be aligned so that their main axes point in the same direction. Due to the integration of a pivot arm device as a transport device in the transfer machine, a use of the transport device in any manufacturing facilities or manufacturing systems with mixed manufacturing facilities is not possible. Out DE 10 2004 059 054 A1 is known as a workpiece conveyor device known, which relates to a device for machining workpieces with at least two adjacent production devices with a vertical work spindle for clamping the workpieces and at least one tool holder for receiving a plurality of tools, and with at least one workpiece gripper, wherein the workpiece gripper along guides is movable between the manufacturing facilities and a gripper for feeding and discharging processed and unprocessed workpieces to the work spindles in the work spaces is movable.

Moderne Produktionssysteme sollen in vorteilhafter Weise wandelbar sein. Dies bedeutet, dass wie oben beschrieben verkettete Produktionssysteme durch weitgehende Rekonfigurierbarkeit der Fertigungseinrichtungen die Möglichkeit für externe Veränderungen durch interne Rekonfigurierungsvorgänge der Fertigungseinrichtungen offen halten sollten. Wandlungsbefähiger für wandlungsfähige Produktionssysteme sind beispielsweise Universalität, Mobilität, Skalierbarkeit, Modularität und Kompatibilität.modern Production systems should be advantageously convertible. This means that chained production systems as described above through extensive reconfigurability of the production facilities the possibility for external changes by internal reconfiguration operations of the manufacturing facilities should keep open. Conversion facilitator for versatile Production systems are, for example, universality, mobility, Scalability, modularity and compatibility.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wandelbares Produktionssystem vorzuschlagen, das bezüglich Universalität, Mobilität, Skalierbarkeit, Modularität und Kompatibilität verbessert ist.Of the The invention is therefore based on the object, a convertible production system to propose that in terms of universality, mobility, Scalability, modularity and compatibility is improved.

Die Aufgabe wird durch ein wandelbares Produktionssystem gemäß den Ansprüchen 8 bis 13, insbesondere unter Verwendung eines Transportmoduls der Ansprüche 1 bis 7 gelöst.The Task is accomplished by a convertible production system according to the Claims 8 to 13, in particular using a Transport module of claims 1 to 7 solved.

Es wird ein wandelbares Produktionssystem mit einem oder mehreren Fertigungseinrichtungen zur Bearbeitung von Werkstücken vorgeschlagen sowie eine Verkettungseinrichtung zur Verkettung der Fertigungseinrichtungen untereinander oder die Verkettung eines Fertigungsmoduls mit einer Bereithaltungseinrichtung, beispielsweise einem Werkstückbunker gegebenenfalls mit nachgeschalteter Vereinzelungseinrichtung am Anfang des Produktionssystems oder am Ende des Produktionssystems mit einer Ablageeinrichtung, beispielsweise einem Magazin oder einer Palletieranlage. Das wandelbare Produktionssystem zeichnet sich durch eine Modularisierung der Verkettungseinrichtung mit einem oder mehreren Transfermodulen, Handhabungsmodulen wie Greifermodulen und/oder Spannmodulen sowie gegebenenfalls Puffermodulen als Werkstück-Puffermöglichkeiten aus, die eine einmal aufgebaute Konfiguration eines Produktionssystems leicht und in kürzester Zeit wandeln.It is a convertible production system with one or more manufacturing facilities for Processing of workpieces proposed as well as a linking device for linking the production facilities with each other or the Concatenation of a production module with a holding device, for example, a workpiece bunker optionally with Downstream separating device at the beginning of the production system or at the end of the production system with a storage device, for example, a magazine or a Palletieranlage. The changeable Production system is characterized by a modularization of the interlinking device with one or more transfer modules, handling modules such as Gripper modules and / or clamping modules and optionally buffer modules as workpiece buffering options, the one once configured configuration of a production system easily and walk in no time.

Das wandelbare Produktionssystem kann ein oder mehrere Transfermodule mit einer Kinematik bestehend aus mindestens einem Tragarm und zumindest einem Stützarm aufweisen, wobei der eine Endpunkt des Stützarms am Tragarm angeordnet ist, sodass die Kinematik bei einer Translation des einen Endpunktes des Tragarms in eine Richtung eine hierzu senkrechte Translation des gegenüberliegenden Endpunktes des Tragarms bedingt. Insbesondere wird die Kinematik so ausgelegt, dass bei einer Verlagerung einer Endseite des Arms in vertikale Richtung eine Translation der anderen Endseite des Tragarms in horizontaler Richtung erfolgt. Auf diese Weise lassen sich besonders schmale Transfermodule herstellen. Zur Stabilisierung einer an der freien Endseite des Tragarms angeordneten Aufnahmeplatte für Werkstücke, Greifer oder Halte-, Manipulations- und/oder Positionierwerkzeugen kann ein parallel zu dem Arm angeordneter zweiter Tragarm angeordnet sein, der unter denselben kinematischen Voraussetzungen betrieben wird. In vorteilhafter Weise erfolgt hiermit eine Sperrung des Drehfreiheitsgrades der Aufnahmeplatte und eine gleichbleibende Winkellage der Aufnahmeplatte wird erzielt.The convertible production system may include one or more transfer modules with kinematics consisting of at least one support arm and at least one support arm, wherein the one end point of the support arm is arranged on the support arm, so that the kinematics in a translation of one end point of the support arm in a direction perpendicular thereto translation of the opposite end point of the support arm conditionally. In particular, the kinematics is designed so that when a displacement of one end side of the arm in the vertical direction, a translation of the other end side of the support arm takes place in the horizontal direction. In this way, particularly narrow transfer modules can be produced. For stabilizing a arranged on the free end side of the support arm receiving plate for workpieces, grippers or holding, manipulation and / or positioning tools arranged parallel to the arm second support arm can be arranged, which is operated under the same kinematic conditions. Advantageously, this is done blocking the rotational degree of freedom of the receiving plate and a constant angular position of the receiving plate is achieved.

In Transfermodulen, bei den die horizontalen Arbeitshöhen zwischen dem Aufnahmepunkt beispielsweise in der Aufnahmeeinrichtung und dem Ablagepunkt beispielsweise in einer Fertigungseinrichtung oder Ablageeinrichtung unterschiedlich sind, können der oder die Stützarme mittels eines Gelenks verdrehbar und vertikal am Gehäuse oder Gestell des Transfermoduls verlagerbar angebracht sein. Somit kann während der horizontalen Bewegung des Werkstücks eine vertikale Bewegung überlagert werden. Hierzu können der oder die Stützarme auf einer zweiten vertikalen Schiene angeordnet sein, in der eine gegenüber der ersten Schiene unabhängige vertikale Verlagerung des oder der Gelenke des oder der Stützarme möglich ist. Die Bewegung kann mittels eines entsprechenden Antriebs erfolgen, der auch für die Verlagerung des oder der Tragarme eingesetzt wird. Durch ein derartiges Transfermodul ist nicht nur eine translatorische Bewegung der Werkstücke auf unterschiedlichen Arbeitshöhen möglich sondern auch ein vertikales Umfahren von Hindernissen zwischen der Aufnahme und Ablage des Werkstücks. Es versteht sich, dass derartige Transfermodule ohne mechanische Änderungen an Wechsel der Arbeitshöhen anpassbar sind.In Transfer modules, where the horizontal working heights between the pick-up point, for example in the receiving device and the storage point, for example, in a manufacturing facility or storage device are different, the or the support arms by means of a joint rotatable and vertically displaceable on the housing or frame of the transfer module to be appropriate. Thus, during the horizontal movement of the workpiece superimposed on a vertical movement become. For this purpose, the one or more support arms a second vertical rail to be arranged in the one opposite the first rail independent vertical displacement of the or the joints of the support arms or possible is. The movement can take place by means of a corresponding drive, which is also used for the displacement of the or the support arms becomes. By such a transfer module is not only a translational Movement of workpieces at different working heights possible but also a vertical avoidance of obstacles between the recording and filing of the workpiece. It understands itself, such transfer modules without mechanical changes are adaptable to changes in working heights.

Das Transfermodul kann in der Weise ausgestaltet sein, dass diese beziehungsweise deren Handhabungsmodul wie Aufnahmeplatte, Endeffektor oder Aufnahmewerkzeug in den Arbeitsraum einer Fertigungseinrichtung hineinkragt, die Wechselposition der Werkstücke also innerhalb des Arbeitsraums der Fertigungseinrichtung sein kann.The Transfer module can be designed in such a way that these or their handling module as receiving plate, end effector or recording tool projects into the working space of a manufacturing facility, the Change position of the workpieces so within the work space may be the manufacturing facility.

Die Dimension eines Transfermoduls kann durch die Länge des oder der Tragarme, der Länge der Stützarme, die Lage der Gelenkangriffspunkte der Gelenke zwischen Tragarmen und Gestell, Stützarmen und Tragarmen, Stützarmen und Gestell sowie Tragarmen und Handhabungseinrichtung erfolgen. Zusätzlich können die Hublänge des Antriebs beziehungsweise der Antriebe und damit auch die Arbeitshöhe sowie unterschiedliche Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und/oder Kraftverhältnisse vorgegeben werden. Das Transfermodul kann insbesondere zur Erhöhung der Skalierbarkeit, Kompatibilität und Universalität eine Kinematik aufweisen, die nach der Dimensionierung während eines Restrukturierungsprozesses während eines Umbaus des wandelbaren Produktionssystems veränderbar ist. Mittels einer derartigen Kinematik kann beispielsweise die Reichweite, die Armübersetzung und die Arbeitshöhe nachträglich in einem vorgegebenen Rahmen eingestellt werden. Hierzu kann vorgesehen sein, die Position des Stützarms am Gestell des Transfermoduls und die Position des Stützarms an dem oder den Tragarmen verstellbar zu gestalten. Eine entsprechende Position kann frei wählbar bestimmt sein, wobei zur Bildung stabiler Verbindungen in vorgegebenen Abständen, beispielsweise einem Lochraster, formschlussbildende Einrichtungen wie Bolzenverbindungen vorgesehen sein können. Weiterhin kann ein Gewichtskraftausgleich im Transfermodul zur Reduzierung der Antriebskräfte vorgesehen sein.The Dimension of a transfer module can be determined by the length of the or the support arms, the length of the support arms, the Location of the joint application points of the joints between support arms and Rack, support arms and support arms, support arms and frame and carrying arms and handling device done. In addition, the stroke length of the drive or the drives and thus the working height and different Speed, acceleration and / or power conditions be specified. The transfer module can in particular to increase scalability, compatibility and universality have a kinematics that after dimensioning during a restructuring process during a reconstruction of the changeable production system is changeable. through such a kinematics, for example, the range, the Arm translation and the working height later be set in a predetermined frame. This can be provided be the position of the support arm on the frame of the transfer module and the position of the support arm on the or the support arms adjustable to design. A corresponding position can be chosen freely be determined, wherein the formation of stable compounds in predetermined Distances, such as a breadboard, formschlussbildende Devices such as bolted connections can be provided. Furthermore, a weight balance in the transfer module for reduction be provided the driving forces.

Am freien Ende des oder der Tragarme kann ein Gelenk vorgesehen sein, an dem eine mechanische Schnittstelle beispielsweise in Form einer Aufnahmeplatte, Adapterplatte, eines Greifers, eines Endeffektors, eines Handhabungsmoduls, eines Werkstückträgerspannsystems, einer anderen Dreh-, Wende- oder Wechseleinrichtung oder dergleichen montiert ist, mit dessen Hilfe ein Werkstück während des Transfer- bzw. Bewegungsvorgangs oder eines Bearbeitungsvorgangs gehalten und mit dem Handhabungsmodul zusätzlich rotiert und/oder bewegt oder ausgetauscht wird.At the free end of the or the support arms may be provided a joint, on which a mechanical interface, for example in the form of a Receiving plate, adapter plate, a gripper, an end effector, a handling module, a workpiece carrier clamping system, another turning, turning or changing device or the like mounted is, with the help of a workpiece during the Transfer or movement process or a processing operation held and additionally rotated with the handling module and / or moved or exchanged.

In einem alternativen Ausgestaltungsbeispiel kann die während des Betriebes feste, jedoch zu Rekonfigurationszwecken einstellbare Aufnahme der Stützarme am Gestell in der Weise ausgestaltet werden, dass die Aufnahme mittels eines weiteren Antriebs verstellbar ist, so dass auch während des Betriebes des Transfermoduls die Arbeitshöhe, das heißt, die Höhe, auf der ein Werkstück transportiert, aufgenommen und abgelegt wird, variiert werden kann.In an alternative embodiment, the during firm, but adjustable for reconfiguration purposes Recording the support arms designed on the frame in the way be that the recording by means of another drive adjustable is, so even during operation of the transfer module the working height, that is, the height, on which a workpiece is transported, picked up and stored will, can be varied.

Die Steuerung des Antriebs beziehungsweise der Antriebe eines Transfermoduls kann jeweils für sich mit einer Steuerung je Transfermodul, das heißt autark, oder durch die Einbindung der Antriebe in die mehrachsige Steuerung der Fertigungseinrichtung erfolgen. Weiterhin können die Transfermodule über eine einheitliche Schnittstelle verfügen, so dass sie im Fall einer autarken Steuerung, beispielsweise im Zusammenhang mit den Fertigungseinrichtungen, einer übergeordneten gemeinsamen Steuerung zugänglich sind und von der gemeinsamen Steuerung beispielsweise bezüglich ihrer Taktzeiten gesteuert werden.The control of the drive or the drives of a transfer module can each be done with a controller per transfer module, that is self-sufficient, or by the integration of the drives in the multi-axis control of the manufacturing facility. Furthermore, the transfer modules can have a uniform interface, so that in the case of autonomous control, for example in connection with the manufacturing facilities, are accessible to a higher-level common control and are controlled by the common control, for example with respect to their cycle times.

Zur Erzielung einer verbesserten Standfestigkeit kann das Transfermodul auf dem Boden oder am Gestell einer Fertigungseinrichtung montiert werden. Die Fertigungseinrichtungen und die Transfermodule sind daher frei zugänglich und können beispielsweise für Wartungsarbeiten und zur Störungsbehebung gut erreicht werden, indem sie leicht voneinander trennbar sind.to Achieving improved stability can be the transfer module mounted on the floor or on the rack of a manufacturing facility become. The manufacturing facilities and the transfer modules are therefore freely accessible and can, for example for maintenance and troubleshooting be easily achieved by being easily separable from each other.

Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:The invention is based on the in the 1 to 5 illustrated embodiments explained in more detail. Showing:

1 eine Frontansicht eines Transfermoduls und 1 a front view of a transfer module and

2 bis 5 schematische Darstellungen von wandelbaren Produktionssystemen in Draufsicht. 2 to 5 schematic representations of convertible production systems in plan view.

Die in diesem Erfindungsanspruch beschriebenen Fertigungseinrichtungen können sowohl spezielle Fertigungseinrichtungen wie Sondermaschinen zur spanenden Bearbeitung, als auch konventionelle Werkzeugmaschinen wie Fräsmaschinen, Drehmaschinen, Schleifmaschinen oder auch andere Produktionseinrichtungen wie Laserbearbeitungs-, Beschriftungs-, Oberflächenbehandlungs-, Montage- oder Verpackungseinrichtungen oder ähnliches sein.The in this invention claim described manufacturing facilities Both special manufacturing equipment such as special purpose machines can be used machining, as well as conventional machine tools such as milling machines, lathes, grinders or other production facilities such as laser processing, labeling, Surface treatment, assembly or packaging equipment or something similar.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Transfermoduls T, das universell, mobil, skalierbar, modular und aufgrund seines eigenständigen Aufbaus zu unterschiedlichen möglichen Fertigungseinrichtungen (z. B. Werkzeugmaschinen) kompatibel ist. Das Transfermodul T transferiert in einem gerichteten Transport entlang des Transferwegs –sx/+sx Werkstücke zwischen zwei Fertigungseinrichtungen oder von einem Platz, beispielsweise einer Bereithaltungseinrichtung in die Bearbeitungsposition der Fertigungseinrichtung. Infolge einer senkrechten Anordnung des Hubs yh des den Schlitten 8 antreibenden Antriebs 9 zum Transferweg –sx/+sx kann eine besonders schmale Form eines Transfermoduls T vorgeschlagen werden. Im Ausführungsbeispiel führt die Adapterplatte 1 eine horizontale Bewegung entlang des Transferwegs –sx/+sx aus. An die Adapterplatte 1 kann ein Endeffekor in Form eines Greifers, eine Palettenhalterung oder dergleichen montiert werden. Der Endeffektor kann auch direkt über eine Platte und das Gelenk 2 mit dem Transfermodul T verbun den sein. Der Trägerarm 3 bewegt das Werkstück bzw. den Endeffektor beispielsweise von der Anfangsposition –sx zur Endposition +sx, typischerweise horizontal. 1 shows an embodiment of a transfer module T, which is universal, mobile, scalable, modular and compatible due to its independent structure to different possible manufacturing facilities (eg machine tools). The transfer module T transfers workpieces in a directional transport along the transfer path -sx / + sx between two production devices or from a location, for example a ready-to-hold device, into the processing position of the production device. Due to a vertical arrangement of the stroke yh of the carriage 8th driving drive 9 to the transfer path -sx / + sx, a particularly narrow shape of a transfer module T can be proposed. In the exemplary embodiment, the adapter plate leads 1 a horizontal movement along the transfer path -sx / + sx. To the adapter plate 1 For example, an end effector in the form of a gripper, a pallet holder or the like can be mounted. The end effector can also jump directly over a plate and the joint 2 be verbun with the transfer module T the. The support arm 3 for example, moves the workpiece or end effector from the initial position -sx to the final position + sx, typically horizontally.

Zur besseren Lastverteilung und zur Beibehaltung der rotatorischen Ausrichtung der Adapterplatte 1 kann der Tragarm 3 durch einen zweiten Tragarm 3' ergänzt werden. Der Tragarm 3 ist über ein am Fußpunkt verschiebbares Gelenk 7 mit einem Schlitten 8 verbunden. Der Schlitten 8 wird mittels eines Antriebs 9 angetrieben und führt eine vertikale Bewegung aus. Die Verlagerung des Schlittens 8 kann sowohl durch einen Lineardirektantrieb oder mittels an sich bekannter Maschinenelemente, beispielsweise Getrieben wie Zahnstange/Ritzel oder Kugelumlaufgewinden erfolgen.For better load distribution and to maintain the rotational orientation of the adapter plate 1 can the support arm 3 through a second support arm 3 ' be supplemented. The support arm 3 is about a sliding at the base joint 7 with a sledge 8th connected. The sled 8th is by means of a drive 9 powered and performs a vertical movement. The relocation of the sled 8th can be done both by a linear direct drive or by means of known machine elements, such as gears such as rack / pinion or ball screw threads.

Durch Verschiebung des Gelenks 4, das zwischen den Enden des Tragarms 3 positionierbar und feststellbar den Stützarm 5 mit dem Tragarm verbindet, können unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse erreicht werden. Das Übersetzungsverhältnis und der Hub yh des Schlittens 8 sowie die Länge des Tragarms 3 und des Stützarms 5 bestimmen den maximalen Transferweg –sx/+sx. Der Stützarm 5 und gegebenenfalls der mit derselben Funktion für den Tragarm 3' mit dem Gelenk 7' ausgestattete zweite Stützarm 5' sind jeweils über die Gelenke 4, 4' mit den Tragarmen 3, 3' verbunden. Die Gelenke 6, 6' verbinden die Stützarme 5, 5' mit dem Gestell 10, so dass die Adapterplatte 1 eine gerichtete in der Regel horizontale lineare Bewegung ausführt, wenn der Schlitten 8 entlang der Profilschienenführung mit dem Hub yh durch den Antrieb 9 verlagert wird.By displacement of the joint 4 that is between the ends of the support arm 3 positionable and lockable the support arm 5 connects with the support arm, different ratios can be achieved. The gear ratio and the stroke yh of the carriage 8th as well as the length of the support arm 3 and the support arm 5 determine the maximum transfer path -sx / + sx. The support arm 5 and optionally with the same function for the support arm 3 ' with the joint 7 ' equipped second support arm 5 ' are each about the joints 4 . 4 ' with the carrying arms 3 . 3 ' connected. The joints 6 . 6 ' connect the support arms 5 . 5 ' with the frame 10 so that the adapter plate 1 a directed usually horizontal linear motion performs when the slide 8th along the profile rail guide with the stroke yh by the drive 9 is relocated.

Zur Einstellung der Transport- beziehungsweise Arbeitshöhe t und zur weiteren Variation der Bewegungsmöglichkeiten, beispielsweise einer Höhenanpassung während des Betriebs mittels eines weiteren die Gelenke 6, 6' verlagernden Antriebs können die Gelenke 6, 6' ebenfalls auf einem beweglichen Schlitten angeordnet sein. Auf diese Weise kann zum einen die Arbeitshöhe außerhalb des Betriebs selbstständig, das heißt, vom Antrieb unterstützt, an eine sich ändernde Produktionsumgebung angepasst werden und zum anderen während des Betrieb bei entsprechender Steuerung des Antriebs ein Werkstück an verschiedenen Arbeitshöhen aufgenommen und abgelegt werden, indem der der die Stützarme vertikal verlagernde Antrieb entsprechend gesteuert wird. Das Gestell 10 wird zur besseren Standfestigkeit zum Boden versteift und in der Regel am Boden fixiert.To adjust the transport or working height t and for further variation of the possibilities of movement, for example a height adjustment during operation by means of a further the joints 6 . 6 ' shifting drive can be the joints 6 . 6 ' also be arranged on a movable carriage. In this way, on the one hand, the working height outside of the operation independently, that is, supported by the drive to be adapted to a changing production environment and on the other hand taken during operation with appropriate control of the drive a workpiece at different working heights and stored by the the support arms vertically displacing drive is controlled accordingly. The frame 10 is stiffened for better stability to the ground and usually fixed to the ground.

2 zeigt den beispielhaften Aufbau eines wandelbaren Produktionssystems PS1 bestehend aus zwei Fertigungseinrichtungen F1, F2 und drei Transfermodulen T1, T2, T3 sowie einer Bereithaltungseinrichtung B wie Bunker zum Bereitstellen der Rohteile RT und einer Ablageeinrichtung M wie Magazin zum Ablegen der Teile am Ende des Produktionssystems PS1. Mittels eines auswechselbaren werkstückspezifischen Handhabungsmoduls H1, beispielsweise in Form eines Greifers entnimmt das erste Transfermodul T1 aus der Bereithaltungseinrichtung B, beispielsweise einem Rohmaterialbunker mit Vereinzelungseinrichtung ein Rohteil RT beziehungsweise ein Werkstück W und transportiert dieses zur ersten Fertigungseinrichtung F1 in die dort vorhandene Spannvorrichtung S. Alternativ können auch auf einem Werkstückträger oder einer Palette gespannte Werkstücke W transportiert werden. Die translatorische, horizontale Bewegung von der Bereithaltungseinrichtung B in das Fertigungsmodul F1 erfolgt weg- oder positionsgesteuert über die Tragarme 3, 3' und Stützarme 6, 6' (1) mittels einer vertikalen Bewegung von einem oder zwei Antriebsschlitten 8 (1). 2 shows the exemplary structure of a convertible production system PS1 consisting of two production facilities F1, F2 and three transfer modules T1, T2, T3 and a holding device B as bunker for providing the blanks RT and a storage device M as magazine for placing the parts at the end of the production system PS1. By means of a replaceable workpiece-specific handling module H1, for example in the form of a gripper removes the first transfer module T1 from the ready B, such as a raw material bunker with separating a blank RT or a workpiece W and transported this to the first manufacturing device F1 in the existing there jig S. Alternatively, on a Workpiece carrier or a pallet tensioned workpieces W are transported. The translational, horizontal movement from the provisioning device B into the production module F1 takes place in a position-controlled or position-controlled manner via the support arms 3 . 3 ' and support arms 6 . 6 ' ( 1 ) by means of a vertical movement of one or two drive carriages 8th ( 1 ).

Nach der Bearbeitung entnimmt ein zweites Transfermodul T2 das Werkstück W aus der ersten Fertigungseinrichtung F1. Gleichzeitig kann das erste Transfermodul T1 ein neues Werkstück W aus der Bereithaltungseinrichtung in die erste Fertigungseinrichtung F1 zuführen. An Fertigungseinrichtungen F1, F2, an denen die Taktzeit für die Bearbeitung voll genutzt wird, können somit kürzeste Wechselzeiten realisiert werden. Das in 1 dargestellte zweite Transfermodul T2 bedient die Fertigungseinrichtung F2 mit der Entnahme des Werkstücks W und die Fertigungseinrichtung F2 mit dem Zuführen des Werkstücks W. Typischerweise besitzt ein wandelbares serielles Produktionssystem n + 1 Transfermodule, wobei die Anzahl n der Anzahl der Fertigungseinrichtungen entspricht.After processing, a second transfer module T2 removes the workpiece W from the first production device F1. At the same time, the first transfer module T1 can feed a new workpiece W from the ready-to-use device into the first production device F1. At production facilities F1, F2, where the cycle time is fully utilized for processing, thus shortest changeover times can be realized. This in 1 The second transfer module T2 shown serves the production device F2 with the removal of the workpiece W and the production device F2 with the feeding of the workpiece W. Typically, a convertible serial production system has n + 1 transfer modules, the number n corresponding to the number of production devices.

Das wandelbare Produktionssystem PS1 ist universell skalierbar, das heißt, es kann um Fertigungseinrichtungen und hierzu erforderliche Transfermodule erweitert beziehungsweise reduziert werden. Durch den schlanken Aufbau mit vertikalem Antrieb der Transfermodule T1, T2 können die Fertigungseinrichtungen F1, F2 mit wenig Raumbedarf eng zueinander gestellt werden. Durch Änderung der Länge der auskragenden Tragarme 3, 3' und der Stützarme 6, 6' sowie deren Anlenkpunkte mittels der Gelenke 4, 4', 6, 6', 7, 7' können unterschiedliche Transferwege –sx/+sx und unterschiedliche Arbeitshöhen t (1) eingestellt werden.The convertible production system PS1 is universally scalable, which means that it can be expanded or reduced by manufacturing equipment and transfer modules required for this purpose. Due to the slim design with vertical drive of the transfer modules T1, T2, the production facilities F1, F2 can be set close to each other with little space requirement. By changing the length of the projecting arms 3 . 3 ' and the support arms 6 . 6 ' as well as their articulation points by means of the joints 4 . 4 ' . 6 . 6 ' . 7 . 7 ' different transfer paths -sx / + sx and different working heights t ( 1 ).

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines wandelbaren Produktionssystems PS2 mit zwei Fertigungseinrichtungen F1, F2, beispielsweise für die Drehbearbeitung in Form von horizontalen Universaldrehmaschinen und einem Puffermodul P. Die Transfermodule T1, T2, T3, T4 sind mit Handhabungsmodul H1, H2, H3, H4 ausgerüstet, das eine kleine Dreh- und/oder Schwenkbewegung des Greifers oder Endeffektors ermöglicht. Mit Hilfe dieses Handhabungsmoduls H1, H2, H3, H4 für die Werkstücke W können die Transfermodule T1, T2, T3, T4 auch in beliebigen Winkeln zu den kartesischen Achsen der Fertigungseinrichtungen F1, F2 aufgestellt werden. Das Ausführungsbeispiel zeigt zudem die Kompatibilität der Transfermodule T1, T2, T3, T4 in Fertigungsmodule F1, F2 mit eingeschränkter Zugänglichkeit, wie dies z. B. eine konventionelle Drehmaschine oft besitzt. In 3 ist zudem ein Puffermodul P dargestellt, um z. B. eine Zwischenprüfung und Ausschleusung, Störungsüberbrückung oder eine zusätzliche automatisierte oder manuelle Bearbeitung durchführen zu können. Das Puffermodul P kann in unterschiedlicher Ausführung, beispielsweise als Senkrechtspeicher oder als Regalsystem ausgeführt werden. Der Abtransport der Fertigteile FT erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel durch das Transfermodul T4. 3 shows another embodiment of a convertible production system PS2 with two production facilities F1, F2, for example, for turning in the form of horizontal universal lathes and a buffer module P. The transfer modules T1, T2, T3, T4 are equipped with handling module H1, H2, H3, H4, which allows a small rotational and / or pivotal movement of the gripper or end effector. With the aid of this handling module H1, H2, H3, H4 for the workpieces W, the transfer modules T1, T2, T3, T4 can also be set up at arbitrary angles to the Cartesian axes of the production facilities F1, F2. The embodiment also shows the compatibility of the transfer modules T1, T2, T3, T4 in production modules F1, F2 with limited accessibility, as z. B. has a conventional lathe often. In 3 In addition, a buffer module P is shown to z. For example, to perform an intermediate check and discharge, fault bypassing or additional automated or manual processing. The buffer module P can be designed in different versions, for example as a vertical storage or as a shelving system. The removal of the finished parts FT takes place in the illustrated embodiment by the transfer module T4.

4 zeigt als Ausführungsbeispiel ein wandelbares Produktionssystem PS3 mit zwei Fertigungseinrichtungen F1, F2 und zwei Transfermodulen T1, T2 mit mit Wechselgreifern ausgestatteten Handhabungsmodulen H1, H2. Die Handhabungsmodule H1, H2 sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils mit einem Doppelgreifer ausgestattet, um kurze Nebenzeiten realisieren zu können. Aus der Bereithaltungseinrichtung B mit Vereinzelungseinrichtung nehmen die Transfermodule T1, T2 Rohteile RT, die sie den Fertigungseinrichtungen F1, F2 zuführen. Die Handhabungsmodule H1, H2 mit dem Doppelgreifer entnehmen in der Wechselposition das Fertigteil FT von der Spannvorrichtung und wechseln ein Rohteil RT in die Fertigungseinrichtungen F1, F2 ein. Die Fertigteile FT werden anschließend mit den Transfermodulen T1, T2 in den Ablageeinrichtungen M1, M2 abgelegt. Andere Handhabungsmodule mit Doppelgreifern, Wechselgreifern und dergleichen sind ebenfalls möglich. 4 shows an exemplary embodiment of a convertible production system PS3 with two production facilities F1, F2 and two transfer modules T1, T2 equipped with change gripper handling modules H1, H2. The handling modules H1, H2 are each equipped in this embodiment with a double gripper to realize short non-productive times. From the ready-to-use device B with separating device, the transfer modules T1, T2 take raw parts RT, which feed them to the production devices F1, F2. In the change position, the handling modules H1, H2 with the double gripper remove the finished part FT from the clamping device and change a blank RT into the production devices F1, F2. The finished parts FT are then stored with the transfer modules T1, T2 in the storage devices M1, M2. Other handling modules with double grippers, change grippers and the like are also possible.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines wandelbaren Produktionssystems PS4 mit serieller Verkettung der Fertigungszellen FA und FB und paralleler oder serieller Verkettung der Fertigungseinrichtungen innerhalb der Fertigungszellen. Der übergeordnete Werkstückfluss ist von oben nach unten gerichtet auf der rechten Seite der 5 durch eine Bereithaltungseinrichtung B für die Rohteile RT, drei Transfermodule T5, T6, T7, zwei Puffermodule P3, P4 und eine Ablageeinrichtung M für die Fertigteile FT dargestellt. Das Transfermodul T5 entnimmt die Rohteile RT aus der Bereithaltungseinrichtung B und transportiert sie zum Puffermodul P3. Vom Puffermodul P3 werden die Werkstücke über einen Wechsler mittels des Transfermoduls T2 entweder zum Puffermodul P1 oder in die Fertigungseinrichtung F2 transferiert. Ein weiteres Transfermodul T1 übernimmt die Verkettung vom Puffer P1 zur Fertigungseinrichtung F1. Die Fertigungseinrichtungen F1, F2 können damit sowohl zeitparallel die gleichen, als auch hintereinander unterschiedliche Fertigungsaufgaben wahrneh men. Fertigungseinrichtung F1 und Fertigungseinrichtung F2 bilden mit den dazugehörigen Transfermodulen T1, T2 eine Fertigungszelle FA. 5 shows an embodiment of a convertible production system PS4 with serial linkage of the manufacturing cells FA and FB and parallel or serial linkage of the manufacturing equipment within the manufacturing cells. The parent workpiece flow is directed from top to bottom on the right side of the 5 by a provisioning device B for the unmachined parts RT, three transfer modules T5, T6, T7, two buffer modules P3, P4 and a depositing device M for the finished parts FT. The transfer module T5 removes the raw parts RT from the provisioning device B and transports them to the buffer module P3. From the buffer module P3, the workpieces are transferred via a changer by means of the transfer module T2 either to the buffer module P1 or into the production device F2. Another transfer module T1 takes over the chaining from the buffer P1 to the production device F1. The production facilities F1, F2 can thus men both at the same time, as well as consecutively different manufacturing tasks wahrneh men. Manufacturing facility F1 and manufacturing facility F2 form with the associated Trans Fermodulen T1, T2 a manufacturing cell FA.

Die Weiterverarbeitung der Werkstücke W erfolgt in den Fertigungseinrichtungen F3, F4, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Drehmodule dargestellt sind und die Fertigungszelle FB bilden, die entsprechend der Fertigungszelle FA mittels der Transfermodule T3, T4 und des Puffermoduls P2 bezüglich des Materialflusses identisch aufgebaut ist. Bei unterschiedlichen Werkstücken W oder Teilefamilien für die Fertigungszellen FA, FB können die Transfermodule T5, T6, T7 mit gegenüber den Handhabungsmodulen H1, H2 der Transfermodule T1, T2, beziehungsweise der Handhabungsmodule H3, H4 der Transfermodule T3, T4 verschiedenen, in Form von Handhabungsmodulen H5, H6, H7 in Form von Doppel- oder Mehrfachgreifern ausgestattet werden, um auf einem Verkettungssystem unterschiedliche Werkstücke transportieren zu können.The Further processing of the workpieces W takes place in the production facilities F3, F4, shown in the embodiment shown as a rotary modules and form the manufacturing cell FB corresponding to the manufacturing cell FA by means of the transfer modules T3, T4 and the buffer module P2 with respect to of the material flow is identical. At different Workpieces W or part families for the production cells FA, FB can use the transfer modules T5, T6, T7 with the handling modules H1, H2 of the transfer modules T1, T2, respectively the handling modules H3, H4 of the transfer modules T3, T4 different, in the form of handling modules H5, H6, H7 in the form of double or Multiple grippers are equipped to work on a chaining system to transport different workpieces.

11: Adapterplatteadapter plate
22: Gelenkjoint
33: TragarmBeam
3'3 ': TragarmBeam
44: Gelenkjoint
4'4 ': Gelenkjoint
55: Stützarmsupport arm
5'5 ': Stützarmsupport arm
66: Gelenkjoint
6'6 ': Gelenkjoint
77: Gelenkjoint
7'7 ': Gelenkjoint
88th: Schlittencarriage
99: Antriebdrive
1010: Gestellframe
BB: BereithaltungseinrichtungReady entertainment device
F1F1: Fertigungseinrichtungmanufacturing facility
F2F2: Fertigungseinrichtungmanufacturing facility
F3F3: Fertigungseinrichtungmanufacturing facility
F4F4: Fertigungseinrichtungmanufacturing facility
FAFA: Fertigungszellemanufacturing cell
FBFB: Fertigungszellemanufacturing cell
FTFT: Fertigteilprecast
H1H1: Handhabungsmodulhandling module
H2H2: Handhabungsmodulhandling module
H3H3: Handhabungsmodulhandling module
H4H4: Handhabungsmodulhandling module
H5H5: Handhabungsmodulhandling module
H6H6: Handhabungsmodulhandling module
H7H7: Handhabungsmodulhandling module
MM: AblageeinrichtungBin Setup
PP: Puffermodulbuffer module
P1P1: Puffermodulbuffer module
P2P2: Puffermodulbuffer module
P3P3: Puffermodulbuffer module
P4P4: Puffermodulbuffer module
PS1PS1: Produktionssystemproduction system
PS2PS2: Produktionssystemproduction system
PS3PS3: Produktionssystemproduction system
PS4PS4: Produktionssystemproduction system
RTRT: Rohteilblank
SS: Spannvorrichtungjig
–sx/+sx-sx / + sx: Transferwegtransfer path
TT: Transfermodultransfer module
tt: Arbeitshöheworking height
T1T1: Transfermodultransfer module
T2T2: Transfermodultransfer module
T3T3: Transfermodultransfer module
T4T4: Transfermodultransfer module
T5T5: Transfermodultransfer module
T6T6: Transfermodultransfer module
T7T7: Transfermodultransfer module
WW: Werkstückworkpiece
yhyh: Hubstroke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004003587 A1 [0003]
- EP 1488884 A2 [0003]
- DE 4312406 C2 [0003]
DE 102004059054 A1 [0003]

Claims

Transfer module (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) for a convertible production system (PS1, PS2, PS3, PS4) with a support arm ( 3 ) for receiving a workpiece (W) at a first location and a directed transport to a second location, characterized in that the support arm ( 3 ) the workpiece (W) transported in a first direction and the drive of the support arm ( 3 ) perpendicular thereto.

Transfer module (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) according to claim 1, characterized in that the workpiece (W) transported in the horizontal direction and the drive of the support arm ( 3 ) in vertical direction.

Transfer module (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) according to claim 1 or 2, characterized in that the support arm ( 3 ) has at one end a receiving device (H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7) for receiving the workpiece (W) and at an opposite end of the receiving device (H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7 ) by means of a first joint ( 7 ) at one by a drive perpendicular to the movement of the workpiece (W) along a frame ( 10 ) movable carriages ( 8th ), wherein the support arm ( 3 ) between both ends by means of a second joint ( 4 ) with a support arm ( 5 ) connected is.

Transfer module (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) according to claim 3, characterized in that the support arm ( 5 ) by means of a third joint ( 6 ) rotatable and fixed in the vertical direction on the frame ( 10 ) is recorded.

Transfer module according to claim 3, characterized in that that the support arm by means of a third joint on a second displaceable along the frame, of a second Drive driven carriage is arranged.

Transfer module (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the second joint ( 4 ) along the support arm ( 3 ) at a freely selectable position of the support arm ( 3 ) is determinable.

Transfer module (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the third joint ( 6 ) at a freely selectable position between a foot part of the frame and the first joint ( 7 ) on the frame ( 10 ) is determinable.

Transfer module (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) according to any one of claims 3 to 7, characterized in that parallel to the support arm ( 3 ) a second support arm ( 3 ' ) by means of a first joint ( 7 ' ) on the slide ( 8th ) received at a predetermined distance, by means of a support arm ( 5 ' ) at the same distance on the frame ( 10 ) is supported and the receiving device (H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7) the same distance to the support arm ( 3 ).

Transfer module (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) according to one of claims 3 to 8, characterized in that the carriage or carriages ( 8th ) is driven by a linear drive, a rack-pinion drive, a belt drive, a threaded spindle or by a ball screw.

Transfer module (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) one of claims 1 to 9, characterized in that one or more transfer modules (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) be controlled autonomously or at least one transfer module (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) into a controller of a convertible production system (PS1, PS2, PS3, PS4) is integrated.

Convertible production system (PS1, PS2, PS3, PS4) with at least one production device (F1, F2, F3, F4) for processing of workpieces (W) and at least two transfer modules (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) for transporting the workpieces (W) between a holding device (B) of unprocessed workpieces (W), the at least one production device (F1, F2, F3, F4) and a storage device (M) for machined workpieces (W), characterized in that transfer modules (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) and manufacturing equipment (F1, F2, F3, F4) reversible and are arranged freely positionable to each other.

Convertible production system (PS1, PS2, PS3, PS4) according to claim 11, characterized in that at least one transfer module (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) according to the claims 1 to 7 is used.

A convertible production system (PS1) according to claim 11 or 12, characterized in that a number n of serially arranged production plants (F1, F2) and a number n + 1 transfer modules (T1, T2, T3) as well as a provisioning and a storage device (B, M) are arranged in such a way that in each case one transfer module (T2) is arranged between the production plants (F1, F2) and one transfer module (T1, T3) between a production facility (F1, F2) and the provision or storage facility (B, M) is arranged. ( 2 )

A convertible production system (PS2) according to claim 11 or 12, characterized in that at least two production devices (FS1, FS2) directly adjacent to each other serially with seitli Chem two access modules (T1, T2, T3, T4) are arranged and two transfer modules (T1, T2, T3, T4) to each other with respect to a horizontal movement of their arms ( 3 ) arranged perpendicular to each other on a production device (FS1, FS2) access, wherein in each case one of a manufacturing device (FS1, FS2) associated with a transfer module access means (B), a buffer device (P) or a storage device (M) accesses. ( 3 )

A convertible production system (PS3) according to claim 11 or 12, characterized in that two mutually parallel production devices (F1, F2) each having a transfer module associated therewith (T1, T2), a blank (RT) from a common storage device (B) record and at the same time put a finished part machined by the production device (F1, F2) in separate storage devices (M1, M2). ( 4 )

A convertible production system (PS4) according to claim 11 or 12, characterized in that at least two production devices (F1, F2, F3, F4) linked in series or in parallel form production cells (FA, FB), the individual production devices being characterized by transfer modules (T1, T2, T3) equipped with workpieces (W) and the manufacturing cells (FA, FB) with each other by means of transfer modules (T4, T5, T6, T7) linked together and the workpieces (W) are stored in a storage device (M). ( 5 )