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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transport von zu bearbeitenden Werkstücken, wobei die Werkstücke auf einem Transportband zu Bearbeitungsstationen transportiert werden.
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Die zu bearbeitenden Werkstücke werden mit einer Transporteinrichtung verschiedenen Bearbeitungsstationen zugeführt. Bei den allgemein üblichen Vorrichtungen befinden sich die Werkstücke auf einem Transportband, welches schrittweise bewegt wird.
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Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise bei der Herstellung von Datenträgern mit individuellen Daten genutzt. Transportvorrichtungen zum schrittweisen Transport von zu bearbeitenden Werkstücken dienen dazu, zu bearbeitende Werkstücke verschiedenen Arbeitsstationen zuzuführen, wobei mehrere, eine Kette bildende Arbeitsstationen durchlaufen werden, in denen die Werkstücke beschrieben, gelesen oder mit sonstigen Verfahren bearbeitet werden.
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Da während des Transports am Werkstück keine Arbeiten ausgeführt werden, entstehen Pausenzeiten, in denen die Arbeit der Stationen ruht. Diese Zeiten stellen Verlustzeiten dar, die minimiert werden sollen.
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Im Stand der Technik sind Transportsysteme für Werkstückträger bekannt, die den so genannten Friktionstransport nutzen, d. h. die Mitnahme erfolgt durch Reibkräfte. Die Positionierung erfolgt in der Regel durch Abheben vom Transportband und Lagefixierung mittels gestellfester Bauteile, die mit dem Werkstückträger gekoppelt werden. Da der Reibkoeffizient zwischen Werkstückträger und Transportelement begrenzt ist, sind der Beschleunigung des Werkstückträgers Grenzen gesetzt. Diese Systeme besitzen zwar den Vorteil, dass der Werkstückträger frei beweglich ist, es sind aber zusätzliche Einrichtungen zur Begrenzung der Freiheitsgrade und schließlich zur exakten Positionierung des Werkstückträgers zur Bearbeitung notwendig. Ferner ist die Transportgeschwindigkeit durch den Reibkoeffizient begrenzt.
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Es sind auch Transportsysteme für Werkstückträger bekannt, die einen Zwangstransport verwenden, indem der Werkstückträger formschlüssig mit einem Transportband verbunden ist. Der Werkstückträger ist dabei fest in einem Führungselement eingespannt und wird über einen Mitnehmer von einem Antriebsorgan mitgenommen. Bei diesen Anordnungen kann der Werkstückträger nur Bewegungen mit einem Freiheitsgrad ausführen oder es sind konstruktive Maßnahmen erforderlich, um den Werkstückträger in eine für die jeweilige Bearbeitung erforderliche Lage zu bringen. Außerdem sind die hierfür erforderlichen Führungselemente meist unterhalb des Werkstückträgers angebracht und behindern deshalb die Bearbeitung des Werkstückes von unten bzw. ein Loslösen des Werkstückträgers von den Führungselementen.
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Aus der
DE 10 2005 054 300 B3 ist eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Datenträgern mit einer Transporteinrichtung zum schrittweisen Transport der Datenträger und mehreren in einem Bearbeitungsturm angeordneten Arbeitsstationen bekannt.
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Die Vorrichtung dient zum simultanen Bearbeiten mehrerer Datenträger innerhalb eines Bearbeitungsturmes, wobei entlang der Transporteinrichtung mehrere Bearbeitungstürme vorgesehen sein können.
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Bei den bekannten Vorrichtungen wird das Werkstück mit einem Start-Stopp-Verfahren zu verschiedenen Bearbeitungsstationen transportiert und dort bearbeitet. Der Durchsatz einer Vorrichtung ergibt sich aus der Summe aus Transportzeit und Bearbeitungszeit. Bestimmend ist dabei die Bearbeitungszeit an der langsamsten Station. Zum Erreichen einer hohen Effektivität soll das Transportband während der Transportphasen möglichst schnell bewegt werden. Für die Transportphase sind die dynamischen Eigenschaften der Vorrichtung von entscheidender Bedeutung, insbesondere wird durch die Dehnung des Transportbandes die Genauigkeit der Positionierung beeinflusst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen ein hoher Maschinendurchsatz bei hoher Positioniergenauigkeit erreicht wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den in den Ansprüchen 1 und 5 angegebenen Merkmalen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren führt das Transportband eine kontinuierliche Bewegung aus. Die Bearbeitungsstationen werden während der Bearbeitung der Werkstücke mit dem Transportband mit bewegt und nach der Beendigung eines Arbeitsganges zurück in ihre Ausgangsstellung bewegt. Sie befinden sich dann oberhalb des nächsten zu bearbeitenden Werkstücks oder der nächsten zu bearbeitenden Werkstückgruppe.
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Es ist auch möglich, dass das Transportband selbst bearbeitet wird, also gleichzeitig das Werkstück darstellt.
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Vorteilhafterweise wird die Geschwindigkeit der Bewegung der Bearbeitungsstationen an die Geschwindigkeit des Transportbandes angepasst. Im Normalfall stimmt die Geschwindigkeit einer Bearbeitungsstation mit der des Transportbandes überein. Die Wegstrecke, um die eine Bearbeitungsstation mit bewegt wird, wird in Abhängigkeit von der Bearbeitungszeit an der jeweiligen Bearbeitungsstation gesteuert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Bearbeitungseinrichtungen zusätzliche Bewegungen in einer Richtung oder in mehreren Richtungen ausführen. Damit können auch Arbeitsgänge durchgeführt werden, bei denen Relativbewegungen zwischen dem Werkstück und der Bearbeitungseinrichtung erforderlich sind, wie beispielsweise beim Fräsen und Drahtlegen, wobei die Bearbeitungseinrichtung zusätzliche Bewegungen ausführen, die von einer Steuereinheit gesteuert werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt über ein feststehendes Führungselement, an dem Bearbeitungsstationen angeordnet sind, die parallel zur Transportrichtung des Transportbandes gesteuerte translatorische Bewegungen ausführen können. An den Bearbeitungsstationen sind Bearbeitungseinrichtungen zur Bearbeitung der Werkstücke angeordnet. Damit kann das Transportband eine kontinuierliche Bewegung ausführen und die Bearbeitungsstationen können sich während der Durchführung eines Arbeitsgangs mit dem Transportband mit bewegen. Zur Steuerung der Bewegungen der Bearbeitungsstationen ist die Vorrichtung mit einer Steuereinheit versehen. Das Transportband ist vorteilhaft als Endlosband ausgebildet.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung sind die Bearbeitungseinrichtungen an den Bearbeitungsstationen in mindestens einer Richtung beweglich angeordnet. Damit können die oben beschriebenen speziellen Arbeitsgänge ausgeführt werden, die zusätzliche Bewegungen erfordern.
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Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass die Steuereinheit sowohl Mittel zur Steuerung der Bewegungen der Bearbeitungsstationen als auch Mittel zur Steuerung der Bearbeitungseinrichtungen aufweist.
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Als Antriebe für die Bewegung der Bearbeitungsstationen und der Bearbeitungseinrichtungen werden vorzugsweise Linearmotoren verwendet. Damit kann eine gut steuerbare und exakte Linearbewegung erreicht werden.
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Das beschriebene Verfahren und die zugehörige Vorrichtung ermöglichen einen kontinuierlichen Bearbeitungsprozess auf Vorrichtungen mit unterschiedlichsten Bearbeitungsstationen. Erforderlich ist eine Synchronisation der Antriebe. Zunächst wird die Steuerung des Transportbandes synchronisiert und anschließend die Bewegungen der Bearbeitungsstationen. Nach dem Synchronisieren fahren die Antriebe gemeinsam kontinuierlich.
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Ist die Bearbeitung in allen Bearbeitungsstationen abgeschlossen, erfolgt ein Entkoppeln der Antriebe der Bearbeitungsstationen aus der Synchronisation. Es folgt eine Bewegung der Antriebe der Bearbeitungsstation entgegengesetzt der Transportrichtung zum Startpunkt und damit ein neues Synchronisieren für eine neue Bearbeitung.
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Der Arbeitsbereich der Bearbeitungsstationen wird in Abhängigkeit von den Vorgaben der Anwender (z.B. Layout oder Taktzeit) konzipiert. Die Geschwindigkeit der Antriebe muss der Geschwindigkeit des Transportes und der Bearbeitungszeit inklusive Bewegung zum neuen Startpunkt einer Bearbeitungsstation automatisch angepasst werden.
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Damit die Bearbeitung im jeweiligen Arbeitsbereich der Bearbeitungsstation während des Transportes beendet ist, erfolgt eine Anpassung der Transportgeschwindigkeit an die Bearbeitungszeit der Bearbeitungsstationen.
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Durch den Wechsel vom klassischen getakteten Transportsystem auf ein kontinuierliches Transportsystem gelingt es, den Durchsatz um ein mehrfaches zu erhöhen. Zusätzlich wird die Maschinenlänge reduziert. Besonders vorteilhaft ist, dass auch drahtgelegte Antennen wirtschaftlich gefertigt werden können und damit für Anwendungsfälle eingesetzt werden können, die bisher auf gedruckte bzw. geätzte Antenne zurückgreifen mussten.
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Eine Anpassung der Vorrichtung an verschiedenste Anwendervorgaben (Produktlayouts) ist in einfacher Weise möglich.
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Ein wichtiger Vorteil dieses Vorrichtungskonzeptes ist die sehr hohe Genauigkeit des Transportsystems.
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Durch das Verfahren wird der Maschinendurchsatz stark gesteigert. Die Anzahl der jeweiligen Bearbeitungsstationen kann dem vom Anwender geforderten Durchsatz angepasst werden, z.B. sind keine Portalerweiterungen nötig, die sehr aufwendig wären. Bearbeitungsstationen werden einfach dupliziert oder vervielfacht.
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Die Arbeitsbereiche können dann im entsprechenden Rahmen angepasst werden, da die Bewegung jeder Bearbeitungsstation individuell gestaltet werden kann. Die Belastung des zu verwendenden Materials wird stark reduziert, da bei dem kontinuierlichen Transport eine gleichmäßige Bewegung einer langsamen Anlaufphase folgt. Somit kann die Spannung des Materials gleichgehalten werden und die Dehnung drastisch minimiert werden.
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Das Vorrichtungskonzept kann mit einer Basisvorrichtung gefertigt werden, wobei immer, bei gleichem Aufbau mit gleichen Modulen eine flexible Gestaltung der Maschine mit unterschiedlicher Anzahl von Bearbeitungsstationen verwendet werden kann.
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Das Vorrichtungslayout gibt die Anzahl der einzusetzenden Bearbeitungseinrichtungen vor, die jeweils an einer Bearbeitungsstation angebracht werden. Da sich die Arbeitsbereiche nebeneinanderliegender Bearbeitungsstationen überschneiden, wird die Maschinenlänge verkürzt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Darin zeigt
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1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung.
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1 erläutert in einer schematischen Darstellung den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zum Bearbeiten von RFID: Antennen für eine bevorzugte Ausführungsform in Draufsicht. Auf dem endlosen Transportband 1 befinden sich die zu bearbeitenden Werkstücke 2. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um RFID: Antennen unterschiedlicher Abmessungen. Über dem Transportband befinden sich Bearbeitungsstationen 3. Die Bearbeitungsstationen 3 können verschiedene Ausrüstungen enthalten. Sie sind an einem Führungselement 4 angeordnet und werden mit Linearmotoren in der Bewegungsrichtung des Transportbandes 1 bewegt. Die Bewegung der Linearmotoren wird von einer hier nicht dargestellten Steuereinheit gesteuert. Jede Bearbeitungsstation 3 ist mit einer oder mehreren Bearbeitungseinrichtungen 5 ausgerüstet. Beispielsweise können Einrichtungen zum Drahtlegen, zum Fräsen, für optische Inspektionen und dergleichen angebracht sein. Die jeweiligen Werkzeuge der Bearbeitungseinrichtungen 5 können wiederum Bewegungen relativ zu den Bearbeitungsstationen 3 ausführen, die ebenfalls mittels Linearmotoren angetrieben werden und von der Steuereinheit gesteuert werden.
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Die Bearbeitungsstationen 3 können Bewegungen in Transportrichtung und in die entgegengesetzte Richtung ausführen. Damit ist es möglich, dass eine unterschiedliche Positionierung der Bearbeitungsstationen 3 gegeneinander erfolgt, so dass unterschiedliche Abstände der Bearbeitungsstationen 3 ermöglicht werden. Die an den Bearbeitungseinheiten angebrachten Werkzeuge können sowohl gleichmäßig mit dem Transportband bewegt werden, als auch zusätzliche überlagerte Bewegungen ausführen, was beispielsweise für Arbeitsgänge zum Drahtlegen erforderlich ist. Hierzu sind die Bearbeitungseinrichtungen 5 mit zusätzlichen Führungen versehen, welche eine Bewegung der Bearbeitungseinrichtungen 5 in zwei Richtungen ermöglichen. Angetrieben werden die Bearbeitungseinrichtungen 5 ebenfalls von Linearmotoren, wobei diese von der Steuereinheit gesteuert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Transportband
- 2
- Werkstück
- 3
- Bearbeitungsstation
- 4
- Führungselement
- 5
- Bearbeitungseinrichtungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005054300 B3 [0007]
