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Werkstückförderanlage mit Aufnahmen für die geordnete Lagerung mehrerer
Werkstücke Die Erfindung betrifft eine Werkstückförderanlage mit Aufnahmen für die
geordnete Lagerung mehrerer Werkstücke, zum Bereitstellen und Zuführen von Werkstücken
zu einer von einem Greifer od. dgl., der jeweils mindestens ein Werkstück einer
Werkzeugmaschine zuführt, erreichbaren Stelle bzw. zum Aufnehmen und Abführen mindestens
eines von einem Greifer od. dgl. aus einer Werkzeugmaschine herausgenommenen Werkstückes
an der Ablegestelle des Greifers, wobei die Aufnahmen gegenüber der Werkzeugmaschine
entsprechend dem Arbeitstakt letzterer schrittweise durch eine Fördereinrichtung
bewegbar sind (Werkstattstechnik und Maschinenbau, 1957, H. 9, S. 481, Bild 116).
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In der Abfüll- und Verpackungstechnik sind Einrichtungen für das
automatische Füllen von Kisten oder Tabletts bzw. von in oder auf diesen angeordneten
Behältnissen bekannt (USA.-Patentschriften 859 772, 2 821 825, deutsche Patentschrift
878 019).
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Bei diesen Einrichtungen werden die Kisten oder Tabletts schrittweise
zur Abfüllstelle bewegt, gefüllte Kisten oder Tabletts werden abgenommen, ungefüllte
aufgegeben. Bei einer Vorrichtung bzw. einem Verfahren, die vorzugsweise dem Herstellen
von Schachteln und Füllen derselben mit Zigaretten dienen, liegen ähnliche Verhältnisse
vor (deutsche Patentschrift 526453). Auch hier werden kistenähnliche Behãlter (Schrat,en)
zunächst mit Schachteln im Takt gefüllt und der Behälter dann zu einer Zigarettenabfüllmaschine
befördert. Die Schachtelstapel werden dort dem Behälter nacheinander entnommen und
die einzelnen Schachteln gefüllt. In allen vorerwähnten Fällen ist der Schritthub,
welchen Kiste, Behälter oder Tablett gegen die Fülleinrichtung ausführen, durch
die Verpackungs- oder Abfüllmaschine festgelegt.
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In Verbindung mit Werkzeugmaschinen werden heute in steigendem Maß
automatisch arbeitende Einrichtungen für das Laden und Entladen der zu bearbeitenden
Werkstücke eingesetzt. Solche Ladeeinrichtungen bestehen im wesentlichen aus einem
automatisch arbeitenden Greifer oder ähnlichem Einlegemechanismus, welcher ein Werkstück
aus einer Zuführeinrichtung entnimmt und in die Spannvorrichtung der Maschine legt,
sowie aus der Zuführeinrichtung, welche dem Einlegemechanismus ein Werkstück nach
dem anderen in bestimmter Lage darbietet. Die bearbeiteten Werkstücke werden in
entsprechender Weise durch einen Entnahmemechanismus in eine Abführeinrichtung gebracht
oder einfach ausgestoßen.
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Als Zuführ- bzw. Abführeinrichtungen für Ladeeinrichtungen an Bearbeitungsmaschinen
werden je nach der Form der Werkstücke benutzt: Führungsschienen oder Rinnen, welche
die Werkstücke meist durch deren Eigengewicht dem Einlegemechanismus zuführen; Band-
oder Kettenförderer, die entweder die Werkstücke ohne besondere Aufnahmen stetig
dem Einlegemechanismus zuführen, wobei die Lageorientierung der Werkstücke an der
Übergabestelle geschieht, oder mit Aufnahmen für die geordnete Lagerung der Werkstücke
versehen sind und diese in festgelegten Taktschritten gemäß dem Arbeitstakt der
Maschine dem Einlegemechanismus zuführen; Schrittbalken, welche mit Aufnahmen für
die geordnete Lagerung von Werkstücken versehen sind und diese in festgelegten Taktschritten,
gemäß dem Arbeitstakt der Maschine, dem Einlegemechanismus zuführen, oder andere,
entsprechend der Werkstückform gestaltete Magazine.
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Alle diese Einrichtungen sind der betreffenden Bearbeitungsmaschine
fest zugeordnet, und soweit sie mit Aufnahmen für die geordnete Lagerung von Werkstücken
versehen sind, sind auch diese Aufnahmen der jeweiligen Einrichtung fest zugeordnet.
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Die Möglichkeit, die Aufnahmen für verschieden geformte Werkstücke
auswechseln zu können, ist in diesem Zusammenhang ohne Belang. Bei diesen Einrichtungen
müssen die Werkstücke an der jeweiligen Werkzeugmaschine der Zuführeinrichtung von
Hand aufgegeben werden, soweit es sich nicht um schüttfähige Teile einfacher Form,
wie z. B. Niete, Schrauben oder Bolzen handelt, die durch Vibratoren od. ä. gefördert
werden können. Ebenso müssen die Werkstücke der Abführeinrichtung wieder entnommen
werden, soweit man sie nicht auswerfen kann. In der Massenfertigung vermeidet man
diese Notwendigkeit dadurch, daß man die Werkzeugmaschinen meist in der Reihenfolge
der Bearbeitung eines
Werkstückes aufstellt und so verkettet, daß
die Abführeinrichtung einer Maschine mit der Zuführeinrichtung der folgenden zusammenarbeitet.
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In einem sehr großen Bereich der Fertigung jedoch werden Teile bearbeitet,
deren Stückzahl die Aufstellung der Werkzeugmaschinen in der Reihenfolge der Fertigung
eines Werkstückes wegen zu geringer Auslastung nicht erlaubt und die auch nicht
als Schüttgut aufgegeben werden können. Die Werkstücke werden hier unter Benutzung
von Transporthilfsmitteln, wie z. B. Kästen oder Paletten, von einer Werkzeugmaschine
oder Maschinengruppe zur anderen gebracht. Dort werden sie dem Transporthilfsmittel
von Hand entnommen und bei Verwendung einer Maschine mit automatischer Ladeeinrichtung
in die Zuführeinrichtung derselben gelegt. Nach vollzogener Bearbeitung werden sie
der Abführeinrichtung der Maschine entnommen, in Transporthilfsmittel gelegt und
z. B. mit Gabelstaplern zur nächsten Bearbeitungsmaschine transportiert. In diesem
Bereich der Fertigung wird also in der obenangeführten Weise mit den heute bekannten
Zuführ-und Abführeinrichtungen gearbeitet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dafür zu sorgen, daß Werkstücke,
die auf ihrem Wege durch einen mit Werkzeugmaschinen ausgerüsteten Fertigungsbetrieb
meist eine ganze Reihe verschiedener Bearbeitungsstationen durchlaufen müssen, nicht
mehr einzeln von Hand erfaßt werden müssen.
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Diese Aufgabe läßt sich lösen, wenn Werkzeugmaschinen benutzt werden,
die mit Greifvorrichtungen zum Erfassen der Werkstücke und Bewegen derselben zur
Bearbeitungsstelle bzw. von der Bearbeitungsstelle zu einer Ablegestelle ausgestattet
sind, und wenn an Stelle der bekannten Zuführ- und Abführeinrichtungen für das Bereitstellen
bzw. Aufnehmen der Werkstücke eine Werkstückförderanlage mit gegenüber der Werkzeugmaschine
entsprechend dem Arbeitstakt letzterer schrittweise durch eine Fördereinrichtung
bewegbaren Aufnahmen für die geordnete Lagerung mehrerer Werkstücke benutzt wird,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß mehrere Aufnahmen für die Werkstücke, ähnlich
wie beim Füllen von Behältnissen in der Verpackungsindustrie bekannt, gruppenweise
zusammengefaßt auf einer von der schrittweise arbeitenden Fördereinrichtung abnehmbaren
Trageinheit vorgesehen und die Förderschritte der Fördereinrichtung in ihrer Hublänge
entsprechend den Abständen der Aufnahmen bzw.
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Werkstücke steuerbar sind. Die abnehmbaren Trageinheiten werden zu
Beginn des Durchlaufs durch die Fertigung z. B. mit Werkstückrohlingen beladen und
entsprechend der vorgesehenen Bearbeitungsfolge zu den verschiedenen Bearbeitungsstationen
transportiert, wo sie auf die zugeordnete Fördereinrichtung aufgebracht werden.
Die auf der Trageinheit befindlichen Werkstücke werden durch die Werkstückförderanlage
der Greifeinrichtung der Werkzeugmaschine automatisch zugeführt und nach der Bearbeitung
wieder aufgenommen. Nach vollzogener Bearbeitung sämtlicher Werkstücke einer Trageinheit
wird diese von der Fördereinrichtung abgenommen und zur Fördereinrichtung der nächsten
Bearbeitungsstation transportiert. Die Werkstückförderanlage dient also der Bereitstellung
und dem Zuführen von Werkstücken bzw. der Aufnahme und dem Abführen von Werkstücken
für automatische Greifeinrichtungen an Werkzeugmaschinen. Die ab-
nehmbaren Trageinheiten
dienen an Stelle von Kästen oder Paletten gleichzeitig als Transporthilfsmittel
für den innerbetrieblichen Transport.
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Wenngleich die Aufnahmen für die Werkstücke an den Trageinheiten
fest sein können, empfiehlt es sich, um die Lagerhaltung solcher Trageinheiten zu
verringern, diese Aufnahmen lösbar anzuordnen, so daß man in verhältnismäßig kurzer
Zeit jede beliebige Trageinheit mit Aufnahmen für andersgestaltete Werkstücke versehen
kann.
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Da die Werkstücktrageinheiten in größerer Stücke zahl benötigt werden,
ist es für deren einfachere Gestaltung vorteilhaft, sie auf einem gegenüber der
Werkzeugmaschine verschiebbar geführten und mit Zentrierungen für die Trageinheit
versehenen Untersatz anzuordnen. In diesem Fall sind die Führungselemente für die
Förderbewegung an dem immer in der Förderanlage verbleibenden Untersatz angeordnet,
und die abnehmbare Trageinheit kann günstiger gestaltet werden, insbesondere auch
in bezug auf ihre Aufgabe als Transporthilfsmittel für die Werkstücke.
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Es ist weiterhin zweckmäßig, die Werkstückförderanlage so auszubilden,
daß die Höhenlage der Trageinheit bzw. des zugehörigen Untersatzes relativ nir Werkzeugmaschine
bzw. deren Greifeinrichtung eingestellt werden können.
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Die Erfindung wird an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele nachstehend
schematisch erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Vorderansicht einer Werkzeugmaschine
mit Greifvorrichtung, die auf erfindungsgemäß gestalteten Trageinheiten angeordnete
Werkstücke der Werkzeugmaschine zuführen und von dieser auf eine andere Trageinheit
ablegen, Fig. 2 eine Aufsicht auf Fig. 1, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie
III-III der Fig. 1, Fig.4 eine Vorderansicht einer auf einem verfahrbaren Untersatz
angeordneten Trageinheit mit Werkstücken, F i g. 5 eine Seitenansicht der F i g.
4, Fig. 6 eine Aufsicht der Fig. 4, F i g. 7 die Trageinheit in vollbeladenem Zustand
in Seitenansicht, F i g. 8 eine Aufsicht auf eine Trageinheit, auf der Werkstücke
parallel zueinander und in mehreren Reihen nebeneinander ausgerichtet angeordnet
sind mit Mitteln, die ein Nacheinanderbearbeiten der in Reihen angeordneten Werkstücke
gestatten, F i g. 9 Positionselemente zum Fixieren der Lage einer Trageinheit auf
dem verschiebbar geführten Untersatz am Beispiel eines in einer Indexplatte arretierbaren
Indexbolzens, und zwar im nicht arretierten Zustand, Fig. 10 eine Aufsicht auf Fig.
9, Fig. 11 Indexbolzen und Indexplatte aus F i g. 9, jedoch im arretierten Zustand,
Fig. 12 eine Aufsicht auf Fig. 11.
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Im Fall des Ausführungsbeispieles nach den F i g. 1 bis 3 ist angenommen,
daß eine Drehbank 1 als Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Der Werkzeugmaschine sind
im Fall dieses Ausführungsbeispieles zwei Greifvorrichtungen 2 und 3 zugeordnet,
die längs einer Traverse4 gesteuert verschiebbar sind, Beiderseits der Drehbank
1 sind zwei Gestelle 5 und 6 angeordnet, die dem Führen je einer Trageinheit 7 bzw.
8 dienen. Als Führungsmittel für die Trageinheiten 7 und 8 sind hier Prismenführungen
9,
10 bzw. 11, 12 vorgesehen, die selbstverständlich auch durch
andere Führungsmittel, wie Rollen und Schienen od. dgl. ersetzt werden können. Jede
Trageinheit weist lösbar angeordnete Aufnahmen 13, 14 bzw. 15, 16 auf, denen ebenfalls
lösbare Begrenzungsschienen 17, 18 bzw. 19, 20 zugeordnet sind, die ein Verschieben
der Werkstücke 21 in Richtung ihrer Längsachsen verhindern. Jedem Gestell 5 bzw.
6 ist eine Steuervorrichtung 22 bzw. 23 zugeordnet.
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Die Steuervorrichtung 22 hat die Aufgabe, nach Entnahme eines in
ihrem Wirkbereich liegenden Werkstückes die Trageinheit 7 so zu verschieben, daß
das nächste Werkstück in die Bereitstellungslage kommt. Die Steuervorrichtung 23
hat die Aufgabe. dafür zu sorgen, daß die Trageinheit 8 nach Ablegen eines Werkstückes
auf ihr in eine Stellung bewegt wird, in der das nächste Werkstück auf der Trageinheit
abgelegt werden kann. Während die Steuervorrichtung 22 als eine Art Abtastvorrichtung
dargestellt ist, die durch Anlage am Werkstück Schaltvorgänge bewirkt, tastet die
Steuervorrichtung 23 Markierungen 24 an der Trageinheit 8 ab. Selbstverständlich
kann die Steuervorrichtung 22 auch der Trageinheit 8 und die Steuervorrichtung 23
auch der Trageinheit 7 zugeordnet werden; wie diese Steuervorrichtungen gestaltet
sind, ist an sich gleichgültig.
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Antriebsmittel für das Verschieben der Trageinheiten sind durch die
Teile 25 und 26 angedeutet.
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Wird dem Gestell 5 eine beispielsweise mit sechs Werkstücken 21 bestückte
Trageinheit zugeordnet, beispielsweise mit einem Gabelstapler auf das Gestell 5
aufgesetzt, dann läuft das erste Werkstück an der Steuervorrichtung 22 an, diese
betätigt die Greifvorrichtung 3, d. h., diese erfaßt das erste Werkstück 21, hebt
es im Sinne des Pfeiles 27 an und verschiebt es im Sinne des Pfeiles 28 in die Stellung,
in der in F i g. 1 die Greifvorrichtung 2 steht. Die Greifvorrichtung wird dann
abgesenkt und damit das Werkstück 21 der Drehkank 1 zugeführt. Die Greifvorrichtung
kehrt dann in ihre Ausgangslage über der Trageinheit 7 zurück. Die Greifvorrichtung
2 befand sich während dieser Zeit über der noch nicht beladenen Trageinheit 8. Sowie
die Greifvorrichtung 3 entgegen der Richtung des Pfeiles 28 verfahren wurde, wird
die Greifvorrichtung 2 über die Drehbank 1 bewegt und der eigentliche Greifer abgesenkt,
sowie das in der Drehbank eingespannte Werkstück fertig bearbeitet ist. Die Greifvorrichtung
2 erfaßt dann das Werkstück, hebt es an und fährt es über die Trageinheit 8 und
legt es auf dieser ab. Während dieses Querbewegens der Greifvorrichtung 2 erfaßt
die Greifvorrichtung 3 das nächste Werkstück 21, das durch Bewegen der Trageinheit
7 in Richtung des Pfeiles 29 bereitgestellt wurde. Die Trageinheit führt also jeweils
einen Schritt aus, der gleich ist dem Abstand zwischen den Längsachsen zweier benachbarter
Werkstücke. Das erfaßte Werkstück wird dann, wie vorher erläutert, der Drehbank
zugeführt und nach beendetem Abeitsgang ebenfalls auf der Trageinheit 8 abgelegt,
die inzwischen ebenfalls, beispielsweise in Richtung des Pfeiles 30, um einen Schritt
weiterbewegt wurde, der dem Abstand entspricht, der immer zwischen zwei benachbarten
Werkstücken vorhanden sein muß.
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Wie aus Fig.3 ersichtlich - der Deutlichkeit halber wurde die Begrenzungsleiste20
entfernt -, weist jede Aufnahme 13, 14 bzw. 15, 16 Ausschnitte 31 auf, in die die
Werkstücke 21 eingelegt werden.
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Selbstverständlich kann man einer Werkzeugmaschine, beispielsweise
der Drehbank 1, auch nur ein Gestell 5 zuordnen und von einer auf diesem Gestell
angeordneten Trageinheit ein Werkstück entnehmen, der Drehbank zuführen und dann
wieder auf der Trageinheit an der gleichen Stelle ablegen und erst dann die Trageinheit
um einen Schritt verschieben, wenn man Wert darauf legt, daß an Gestellen gespart
wird.
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Das Anordnen nur eines Gestells neben einer Werkzeugmaschine empfiehlt
sich dann, wenn die Umrißformen des bearbeiteten Werkstückes etwa denen des noch
nicht bearbeiteten Werkstückes entsprechen. Werden einer Werkzeugmaschine zwei Gestelle
zugeordnet, dann sind die Aufnahmen der diesen Gestellen zugeordneten Trageinheiten
entsprechend der jeweiligen Form des Werkstückes zu gestalten.
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Werden als Trageinheiten palettenartige Teile benutzt, dann empfiehlt
es sich, den Werkzeugmaschinen Gestelle 5 bzw. 6 zuzuordnen, auf denen je ein Untersatz
32 verschiebbar geführt ist. Ein solcher Untersatz weist Mittel auf, die es gestatten,
gleiche oder gleichartige Trageinheiten 33 in jeweils kongruenten Stellungen festzuhalten,
so daß eine Trageinheit 33 mit ihrem Untersatz 32 gleiche Bewegungen ausführt. Auch
diese Trageinheiten 33 weisen mit Ausschnitten 31 versehene Aufnahmen 34 und 35
und Begrenzungsleisten 36 und 37 auf. Im Fall des Ausführungsbeispieles der Fig.
4 bis 6 ist angenommen, daß das Bewegen des Untersatzes 32 durch einen Schrittantrieb
erfolgt, der hier als Klinkenantrieb 38 gestaltet ist. Eine Klinke 39 arbeitet mit
am Untersatz 32 festgelegten Zähnen 40 zusammen; bewegt wird die Klinke mittels
eines in einem Zylinder 41 geführten Kolbens 42, der einen Hub von der Länge h ausführt.
Dadurch wird der Untersatz 32 ebenfalls um diesen Hub h bewegt, der dem Abstand
zwischen den Längsachsen zweier auf den Aufnahmen 34 und 35 nebeneinander abgelegter
Werkstücke 21 entspricht. Selbstverständlich kann man auch jede andere Antriebseinrichtung
verwenden, die dieses schrittweise Bewegen des Untersatzes bewirkt. Die Hublänge
ist einstellbar, denn sie ändert sich ja entsprechend dem von der Werkstückform
abhängigen Abstand abgelegter Werkstücke.
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Erlaubt die Größe der Werkstücke 21 bzw. die Größe der zur Verwendung
kommenden Trageinheiten 43 die Anordnung der Aufnahmen 44, 45 und Begrenzungsleisten
46, 47 in mehreren Reihen nebeneinander, wie in Fig.8 dargestellt, so fiihrt man
die Trageinheit bzw. den Untersatz, auf welchem die Trageinheit in bestimmter Lage
lösbar befestigt ist, sowohl in Richtung der Werkstückreihen als auch in der Richtung,
in der die Werkstückreihen nebeneinander angeordnet sind. In Fig.8 sind beispielsweise
sieben Werkstücke in einer Reihe und drei Werkstückreihen parallel nebeneinander
angeordnet. Die Trageinheiten bzw. der Untersatz mit der Trageinheit wird beispielsweise
durch einen Schrittantrieb in der Richtung des Pfeiles 48 um Wegbeträgek, welche
dem Abstand der Werkstücke in einer Reihe entsprechen, bewegt.
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Dadurch werden die Werkstücke 21 der linken Reihe auf der Trageinheit
nacheinander z.B. in die Entnahmeposition eines Greifers gebracht. Die Trageinheit
ist in F i g. 8 in einer Position gezeichnet, in der
die vier strichpunktiert
gezeichneten Werkstücke der linken Reihe bereits bearbeitet sind und das fünfte
Werkstück dieser Reihe sich in der Entnahmeposition befindet. Sind alle Werkstücke
dieser Reihe bearbeitet, so wird die Trageinheit bzw. der Untersatz mit der Trageinheit
durch einen weiteren Schrittantrieb in Richtung des Pfeiles 49 um den Wegbetragl,
welcher dem Abstand der Werkstückreihen voneinander entspricht, bewegt. Die Trageinheit
bzw. der Untersatz mit der Trageinheit fährt entgegen der Richtung des Pfeiles 48
in Ausgangsposition und führt dann wieder Bewegungen in Richtung des Pfeiles 48
um Wegbeträge k aus, so daß nacheinander die Werkstücke der mittleren Reihe dem
Greifer dargeboten werden. Nachdem alle Werkstücke der mittleren Reihe bearbeitet
sind. erfolgt wiederum ein Bewegungsschritt der Größe l in Richtung des Pfeiles
49, außerdem geht die Trageinheit bzw. der Untersatz mit der Trageinheit entgegen
der Pfeilrichtung48 in seine Ausgangslage zurück und führt danach wieder Schrittbewegungen
der Größe k in Pfeilrichtung 48 aus, um nunmehr die Werkstücke der rechten Reihe
nacheinander dem Greifer zuzuführen. Die beiden Schrittantriebe sind in F i g. 8
als Klinken antriebe dargestellt, bestehend aus den Zahnstangen 50 und 51, den Hubzylindern
52 und 53 und den Kolbenstangen mit Klinke 54 und 55.
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Für die Bestimmung der Lage der Trageinheit auf dem Untersatz können
Positionselemente verwendet werden, wie sie beispielsweise in Fig. 9 bis 12 dargestellt
sind. Der Untersatz weist z.B. drei abge-Sachte Indexbolzen 56 auf, die um ihre
Achse drehbar sind. An der Unterseite der Trageinheit sind in entsprechender Weise
Indexplatten 57 angeordnet, in die sich beim Aufsetzen der Trageinheit auf den Untersatz
die Indexbolzen in der in Fig. 9 und 10 dargestellten Stellung leicht einführen
lassen. Verdreht man die Indexbolzen um 900, wie in F i g. 11 und 12 dargestellt,
so ist die Trageinheit gegen Verschieben in Richtung des Doppelpfeiles 58 und gegen
Abheben gesichert. Ordnet man nun ein Positionselementenpaar, bestehend aus Indexbolzen
und Indexplatte, so an, daß die Richtung58, in der im arretierten Zustand ein Verschieben
verhindert wird, senkrecht zur entsprechenden Richtung der beiden anderen Positionselementenpaare
steht, so ist die Trageinheit in ihrer Lage auf dem Untersatz vollkommen bestimmt.
Selbstverständlich gibt es viele andere Formen von Positionselementen, die für den
gleichen Zweck eingesetzt werden können.