DE19723443C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Beladen und Entleeren eines Werkstückträgers für aneinander reihbare, vorzugsweise ring- oder rohrförmige Werkstücke zum Speichern, Zwischenspeichern und Bereitstellen der Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beladen und Entleeren eines Werkstückträgers für aneinander reihbare, vorzugsweise ring- oder rohrförmige Werkstücke zum Speichern, Zwischenspeichern und Bereitstellen der Werkstücke, die geordnet in den Werkstückträger einbringbar und geordnet aus diesem wieder entnehmbar sind, wobei der Werkstückträger einen einseitig offenen Grundkörper aufweist, mit einer Innenstruktur zur Aufnahme der Werkstücke, die wenigstens eine geradlinig verlaufende Aufnahmeeinheit vorsieht, auf der die Werkstücke mit ihrer Außenseite aufsetzbar sind, und die geradlinig verlaufende Aufnahmeeinheit im Werkstückträger derart angeordnet ist, daß bei Aufliegen des Werkstückträgers auf einer horizontalen Ebene die geradlinig verlaufende Aufnahmeeinheit gegenüber der Horizontalen geneigt ist, so daß sich die auf die Aufnahmeeinheit aufgesetzten Werkstücke schräg aneinander anlehnen.

Ein besonderes Problem bei der Produktherstellung von Erzeugnissen, die unter anderem aus Werkstückkomponenten zusammengesetzt sind, die von eher flacher Ring- oder Rohrform sind, deren Durchmesser meist größer als ihre Werkstückbreite ist, stellt die automatisierte Lagerung und Handhabung derartiger Werkstückkomponenten dar. Ein typisches Beispiel dieser, schwer handzuhabenden Werkstücke sind Innen- und Außenringe von Wälzlager sowie Werkstücke, die eine mittige Bohrung aufweisen. Insbesondere zur Lagerung ist eine stabile, platzsparende und zusätzlich auch die Werkstücke schonende Werkstücklagerorientierung in der Horizontalen kaum möglich, zumal sie in der vertikalen Stellung instabil sind und zum Umkippen neigen was, unter Umständen zu Beschädigungen an den Werkstückoberflächen führen kann.

Die Problematik der Handhabung und Speicherung wird umso größer, je größer die Produktvielfalt, also die Anzahl unterschiedlicher zu berücksichtigender Durchmesser und Außengeometrien ist, welche vorzugsweise durch ein Handhabungs- und Speichersystem abgedeckt werden soll.

So besteht insbesondere bei Präzisionswerkstücken mit hochvergüteten Oberflächen sowie höchst genauen Dimensionierungen das Erfordernis, die Werkstücke an ihren Funktionsflächen während der Handhabung und Lagerung vor äußeren Einflüssen zu bewahren. Beispielsweise sollten fertiggestellte Wälzlagerinnenringe, die zum Einbau in ein Wälzlager vorgesehen sind, derart gelagert werden, daß sich ihre Außenflächen/Umfangsflächen gegenseitig weitgehend nicht berühren. Jedoch führt eine sich anbietende liegende bzw. horizontale Lagerung der einzelnen Wälzlagerinnenringe in der Regel zu schlechten Raumnutzungsgraden und erfordert zudem eine komplizierte automatische Handhabungstechnik in Form von Greiferarmen, die die einzelnen Wälzlagerinnenringe entsprechend positionieren. Aus wirtschaftlichen Überlegungen werden daher gegenwärtig in den meisten Fällen Werkstücke der vorstehend genannten Geometrie als bloßes Schüttgut behandelt und auf diese Weise auch zwischengespeichert.

Zur Handhabung der Werkstücke werden bei automatisierten Prozessen häufig Greifersysteme eingesetzt, die entweder als mechanische Greifer ausgebildet sind oder im Falle der Handhabung von aus ferritischen Metallen gefertigten Werkstücke Greifersysteme, die elektromagnetische Kräfte nutzen. Der Einsatz magnetischer Greifersysteme stößt jedoch bei der spanenden Bearbeitung der handzuhabenden Werkstücke aufgrund der bestehenden Verschmutzungsgefahr auf Grenzen. Mechanische Greifer hingegen können die handzuhabenden Werkstücke unter Umständen beschädigen und halten oftmals extern vorgegebenene Taktzeiten nicht ein, da zum Beispiel die Ausbringungsrate beispielsweise einer Schleifmaschine von dem nachgeschalteten mechanischen Greifersystem nicht bewältigt werden kann.

Der mit den bisher bekannten Lösungen zur Handhabung und Speicherung der vorstehend genannten Werkstücke verbundene hohe Rüstaufwand und der damit einhergehende hohe Investitionskostenaufwand führt insbesondere bei Herstellungsprozessen mit eher geringem Werkstückdurchsatz oftmals dazu, daß von Automatisierungskonzepten bei der Handhabung und Speicherung der Werkstücke Abstand genommen wird und somit auf eine gezielte Ordnung im Arbeitsprozeß verzichtet wird. Die Werkstücke werden infolgedessen häufiger als Schüttgut behandelt und in Kisten gelagert und transportiert.

Eine bekannte Möglichkeit handzuhabende Werkstücke in geordneter Weise in einem Werkstückträger zwischenzuspeichern ist in der DE 37 35 540 A1 beschrieben. Insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 7 der Druckschrift ist ein Transport- und Lagerkasten dargestellt, der eine Innenstruktur zur Aufnahme der Werkstücke derart aufweist, daß die Werkstücke aufgrund einer schräg zur Horizontalen verlaufenden inneren Aufnahmeeinheit, auf die die Werkstücke in der Innenstruktur aufsetzbar sind, in sich selbst stabilisierender Weise gegeneinander anlehnen, ohne dabei äußere Beschädigungen zu erfahren. Das Beladen bzw. Entleeren des bekannten Werkstückträgers erfolgt jedoch für jedes einzelne Werkstück vereinzelt mit Hilfe eines mit einem Greifersystem ausgestatteten Roboters. Aufgrund der nur vereinzelten Aufnahme der Werkstücke während des Belade- und Entladevorganges kommt es zum vollständigen Befüllen bzw. Entleeren des Werkstückträgers zu sehr langen Prozeßschritten, die insbesondere bei der Verarbeitung von Massenartikeln aus wirtschaftlichen Gründen nicht zu vertreten sind.

Es besteht daher die Aufgabe eine Vorrichtung zum Beladen und Entleeren eines Werkstückträgers für aneinander reihbare, vorzugsweise ring- oder rohrförmige Werkstücke zum Speichern, Zwischenspeichern und Bereitstellen der Werkstücke, die geordnet in den Werkstückträger einbringbar und geordnet aus diesem wieder entnehmbar sind, wobei der Werkstückträger einen einseitig offenen Grundkörper aufweist, mit einer Innenstruktur zur Aufnahme der Werkstücke, die wenigstens eine geradlinig verlaufende Aufnahmeeinheit vorsieht, auf der die Werkstücke mit ihrer Außenseite aufsetzbar sind, und die geradlinig verlaufende Aufnahmeeinheit im Werkstückträger derart angeordnet ist, daß bei Aufliegen des Werkstückträgers auf einer horizontalen Ebene die geradlinig verlaufende Aufnahmeeinheit gegenüber der Horizontalen geneigt ist, so daß sich die auf die Aufnahmeeinheit aufgesetzten Werkstücke schräg aneinander anlehnen, derart weiterzubilden, daß die Prozeßzeiten für ein vollständiges Beladen bzw. Entleeren des Werkstückträgers verkürzt werden sollen. Der technische Rüstaufwand und der damit verbundene Investitionskostenaufwand soll dabei so gering wie möglich gehalten werden. Überdies soll der Werkstückträger automatisch befüllt und entladen werden können. Die Vorrichtung soll inbesondere leicht an beliebige Maschinen innerhalb von Herstellungsprozessen adaptierbar sein. Ferner soll ein ein Verfahren zum schnellen Beladen- und Entleeren der Werkstückträger angegeben werden.

Die Lösung der Aufgabe ist in den Ansprüchen 1, 14 angegeben. Anspruch 1 beschreibt einen erfindungsgemäßen Werkstückträger sowie Anspruch 14 ein erfindungsgemäßes Verfahren hierzu. Die den erfindungsgemäßen Gedanken weiterbildenden Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Beladen und Entleeren eines Werkstückträgers für aneinander reihbare, vorzugsweise ring- oder rohrförmige Werkstücke zum Speichern, Zwischenspeichern und Bereitstellen der Werkstücke, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart ausgebildet, daß eine Vorrichtung zum Positionieren des Werkstückträgers vorgesehen ist, die den Werkstückträger derart neigt, daß die geradlinig verlaufende Aufnahmeeinheit weitgehend horizontal verläuft und daß eine, senkrecht zur Ausrichtung der geradlinig verlaufenden Aufnahmeeinheit des Werkstückträgers auf einer Lineareinheit beweglich angeordnete Überführungsvorrichtung vorgesehen ist, auf die eine begrenzte Vielzahl von Werkstücken in koaxialer Ausrichtung aufbringbar ist und die zusätzlich in Koaxialrichtung der koaxial ausgerichteten Werkstücke sowie in der Vertikalen beweglich ist.

Die an der Lineareinheit angebrachte Überführungsvorrichtung ist vorzugsweise als Stange ausgebildet, auf die die Werkstücke vereinzelt auffädelbar sind. Hierfür dient eine Zuführvorrichtung, die die Werkstücke vereinzelt zum Auffädeln auf die Stange positioniert und mit Hilfe eines Schiebers die Werkstücke auf die Stange aufschiebt. Die Stange ist während des gesamten Vorganges vorzugsweise horizontal ausgerichtet, so daß die auf die Stange aufgefädelten bzw. geschobenen Werkstücke ohne herunterrutschen auf dieser verbleiben. Mit Hilfe der horizontal beweglichen Lineareinheit sowie mit einer extra vorgesehenen Hubeinheit ist die mit Werkstücken voll beladene Stange über einen Werkstückträger positionierbar, so daß die Stange längs über eine Aufnahmeeinheit des zu beladenen Werkstückträgers verfahrbar ist.

Bevor jedoch die mit Werkstücken voll beladene Stange die Werkstücke durch Absenken in die entsprechende Aufnahmeeinheit auf den Werkstückträger übergibt, wird dieser einseitig derart angehoben, so daß die geradlinig verlaufende Aufnahmeeinheit eine horizontale Lage einnimmt und somit parallel zur Stange, die über der Aufnahmeeinheit gehalten wird, verläuft. In dieser Anordnung verfährt die Hubeinheit die Stange in Richtung der Aufnahmeeinheit, so daß alle auf der Stange befindlichen Werkstücke in die Aufnahmeeinheit, vorzugsweise gleichzeitig, abgelegt werden können.

Nach Absetzen aller Werkstücke in die entsprechende Aufnahmeeinheit wird die Stange koaxial aus allen Werkstücken herausgefahren und einem erneuten Beladevorgang zugeführt.

Ist nach wiederholtem Beladen der Stange und Absetzen der Werkstücke in die entsprechenden Aufnahmeeinheiten des Werkstückträgers, der Werkstückträger voll beladen, so wird dieser aus seiner geneigten Stellung in die Horizontale zurückversetzt, wodurch die geradlinig verlaufenden Aufnahmeeinheiten wieder eine geneigte Orientierung relativ zur Horizontalen einnehmen. Hierdurch werden die auf dem Werkstückträger abgesetzten Werkstücke schräg aneinandergelehnt und nehmen auf diese Weise eine für die Speicherung bzw. Zwischenspeicherung stabile Lage ein.

Im Gegensatz zum Beladen des beschriebenen Werkstückträgers vollzieht sich der Entladevorgang in der Weise, daß ein beladener Werkstückträger einseitig hochgehoben wird, bis die geradlinig verlaufenden Aufnahmeeinheiten eine horizontale Orientierung einnehmen. In dieser Lage weisen die ringförmig in die Aufnahmeeinheit abgelegten Werkstücke eine gegenseitige koaxial Ausrichtung auf, so daß die Stange koaxial durch die Öffnungen der Werkstücke einführbar ist. Anschließend wird die Stange mit Hilfe der Hubeinheit senkrecht angehoben und beispielweise auf eine Entladestation verbracht. Der Entladevorgang erfolgt wiederholt so oft, bis der gesamte Werkstückträger entleert ist. Zum Verbringen eines geleerten Werkstückträgers sind an diesem an geeigneter Stelle Öffnungen vorgesehen, in die ein vorzugsweise an der Lineareinheit angebrachtes Greifersystem eingreifen kann und den leeren Werkstückträger an eine entsprechende Stelle verbringen kann.

Die auf die vorstehend beschriebene Weise entleerbaren und befüllbaren Werkstückträger werden zur besseren Raumnutzung in Form eines Werkstückträgerstapels übereinander gestapelt und in dieser Einheit bewegt und gehandhabt. Je nach Automatisierungsgrad ist der Transport eines derartigen Werkstückträgerstapels mit Hilfe eines Transportwagens manuell oder auch mittels eines fahrerlosen Transportsystems (FTS) möglich. Für die automatische Handhabung der Werkstückträgertransportstapel sowie das Beladen und Entleeren jedes einzelnen Werkstückträgers wird der Werkstückträgerstapel als Ganzes in eine Werkstückträgerspeichereinheit mit vertikale Hubeinheit verbracht, die an einer Entnahme- bzw. Befüllstation vorgesehen ist. Die Werkstückträgerspeichereinheit besteht aus einem Rahmen mit einer Aufnahmeeinheit für den Werkstückträgerstapel, die in der Vertikalen, vorzugsweise mittels eines Spindelantriebes taktweise verstellbar ist. Auf diese Weise wird der in die Werkstückträgerspeichereinheit eingebrachte Werkstückträgerstapel bis zu einer definierten Entnahmeposition bzw. Beladeposition angehoben. Jeweils der oberste Werkstückträger wird in der vorstehend genannten Weise beladen bzw. entleert. Für einen vollautomatischen Betrieb werden vorzugsweise zwei Werkstückträgerspeichereinheiten nebeneinander gestellt, wobei in der einen Einheit beispielsweise ein beladener Werkstückträgerstapel zum Entladen vorgesehen ist und die andere Einheit zum Empfang der entleerten Werkstückträger bereitsteht. Auf weitere Einzelheiten hierzu wird in Verbindung mit den nachstehenden Figuren verwiesen.

Die erfindungsgemäße der Vorrichtung zum Beladen und Entleeren des Werkstückträgers dient zudem der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beladen eines Werkstückträgers mit aneinander reihbaren, vorzugsweise ring- oder rohrförmigen Werkstücken sowie zum Entleeren desselben.

Erfindungsgemäß wird während des Beladens und Entleerens des Werkstückträgers dieser durch eine Vorrichtung zum Positionieren des Werkstückträgers in einer geneigten Stellung gehalten, so daß die geradlinig verlaufenden Aufnahmeeinheiten weitgehend horizontal orientiert sind. Die Überführungsvorrichtung setzt zum Beladen des Werkstückträgers mit Werkstücken alle aufgenommenen Werkstücke weitgehend gleichzeitig auf eine Aufnahmeeinheit ab. Zum Entleeren des Werkstückträgers durchfährt die Überführungsvorrichtung weitgehend koaxial alle Werkstücke, die auf einer Aufnahmeeinheit aufliegen und hebt diese durch entsprechende Vertikalbewegung nach oben weitgehend gleichzeitig an. Anschließend verfährt die an einer Lineareinheit angebrachte Überführungsvorrichtung die aufgenommenen Werkstücke zu einer entsprechenden Abgabestation.

Wesentlicher Gesichtspunkt des Beladens und Entleerens des Werkstückträgers ist die horizontale Ausrichtung der geradlinig verlaufenden Aufnahmeeinheit, so daß die Überführungsvorrichtung ebenso in horizontaler Orientierung die Werkstücke aufnehmen bzw. abgeben kann.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Werkstückträger mit Vorrichtung zum Beladen bzw. Entleeren des Werkstückträgers,

Fig. 2 Werkstückträgerspeichereinheit mit vertikaler Hubvorrichtung,

Fig. 3a bis d Gesamtvorrichtung zum Beladen und Entleeren von Werkstückträgerstapeln in unterschiedlichen An­ sichten, sowie

Fig. 4a bis e vollautomatisch betreibbare Gesamtvorrichtung zum Beladen und Entladen von Werkstückträgerstapel in verschiedenen Ansichten.

Aus Fig. 1 ist ein Werkstückträger 1 entnehmbar, der in der gezeigten Ausführungsform einen im Grundriß rechteckförmigen Grundkörper G mit jeweils umlaufenden Seitenwänden vorsieht. Der Werkstückträger 1 ist in der gezeigten Figur horizontal ausgerichtet und kann beispielsweise gedacht auf einer horizontalen Ebene oder aber auf weiteren, nicht dargestellten Werkstückträgern als oberster Werkstückträger eines Werkstückträgerstapels aufliegen. Durch die perspektivische Darstellung des Werkstückträgers 1 ist zu erkennen, daß die geradlinig verlaufenden, zueinander parallel ausgerichteten Aufnahmeeinheiten 2 schräg zum horizontal ausgerichteten Werkstückträger verlaufen. Die Aufnahmeeinheiten bestehen im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Konkavformen, die jeweils ein prismenartiges Innenprofil aufweisen. Der Werkstückträger 1 ist im gezeigten Beispiel einer Lineareinheit 3 gegenübergestellt, an der längsbeweglich eine Überführungsvorrichtung 4 angebracht ist, die nicht nur entlang der Lineareinheit 3, sondern entlang einer zusätzlichen pneumatischen Linearachse 5 bewegbar ist. Die Überführungsvorrichtung 4 besteht im wesentlichen aus einer Stange, auf die vereinzelt ringförmige Werkstücke 6 aufbringbar sind. Die ringförmigen Werkstücke 6 werden über eine Zuführvorrichtung 7 und eine zwischengeschaltete Zwischenpuffereinheit 8 einer Vereinzelungsvorrichtung 9 zugeführt, die die einzelnen Werkstücke 6 auf die Stange 4 auffädelt. Die Vereinzelungsvorrichtung 9 ist vorzugsweise ein längsbeweglicher Schieber, der taktweise die von der Zwischenpuffereinheit 8 herangeführten Werkstücke 6 vereinzelt auf die Stange 4 aufschiebt. Bei voll beladener Stange 4 wird diese über eine pneumatische Hubeinheit 10, die an der Lineareinheit 3 angelenkt ist, vertikal nach oben und zusätzlich seitlich, entlang der Lineareinheit 3 relativ zu einer Aufnahmeeinheit 2 verfahren.

Zum Beladen des Werkstückträgers wird dieser durch eine nicht in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Positionieren des Werkstückträgers an der im Bild vorderen Seite des Werkstückträgers nach oben angehoben, so daß die geradlinig verlaufenden Aufnahmeeinheiten 2 horizontal ausgerichtet werden. Nach Erreichen dieser Stellung wird die voll beladene Stange 4 derart abgesenkt, so daß die auf ihr aufgefädelten Werkstücke weitgehend gleichzeitig auf eine Aufnahmeeinheit 2 ablegbar sind. Im abgelegten Zustand sind die Werkstücke in der Aufnahmeeinheit 2 koaxial zueinander ausgerichtet, so daß die Stange 4 durch leichtes Absenken und durch koaxiale Bewegung nach hinten entlang der pneumatischen Linearachse 5 aus den Werkstücken herausgefahren werden kann.

Der Werkstückträger 1 ist dabei derart gestaltet, daß in der hochgeschwenkten Lage der Werkstückträger 1 einseitig für das Beladen des Werkstückträgers mittels der Stange 4 geöffnet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Werkstückträger 1 in dieser Position geschlossen und kann als Anschlag für die Werkstücke dienen.

Durch erneutes Beladen der Überführungsvorrichtung 4 mit weiteren Werkstücken 6 kann auf diese Weise in einem Taktbetrieb der Werkstückträger 1 vollständig beladen werden.

Der Entleerungsvorgang eines vollständig mit Werkstücken beladenen Werkstückträgers erfolgt in umgekehrter Weise, indem die Stange 4 durch entsprechende horizontale und vertikale Ausrichtung koaxial in die, in horizontaler Ausrichtung befindlichen Werkstücke, einfahrbar ist. Durch entsprechendes vertikales Anheben der Stange können sodann alle in einer Aufnahmeeinheit 2 befindlichen Werkstücke senkrecht angehoben und durch entsprechendes Wegschwenken zu einer Ausgabestation verbracht werden.

Insbesondere im Hinblick auf eine platzsparende Speichermöglichkeit von aneinander reihbaren, vorzugsweise ring- oder rohrförmigen Werkstücken, sollen die Werkstückträger stapelbar ausgebildet sein, so daß vorzugsweise die auf einem Werkstückträger aufliegenden Werkstücke in den unteren Bereich des unmittelbar darübergestapelten Werkstückträgers hineinreichen. Auf diese Weise ist ein möglichst kompaktes, platzsparendes Speichersystem realisierbar.

Im Hinblick auf eine halb- oder vollautomatische Beladung von Werkstückträgern mit Werkstücken bzw. Entleerung derselben, werden die Werkstückträgerstapel in eine Werkstückträgerspeichereinheit 11 eingebracht, von der zwei paarweise nebeneinander angeordnete Werkstückträgerspeichereinheiten 11 in Fig. 2 dargestellt sind. Die linke, in Fig. 2 dargestellte Werkstückträgerspeichereinheit, weist eine Aufnahmeschiene 12 in einer unteren Stellung für einen Werkstückträgerstapel auf. Die Aufnahmeschiene 12 ist in dem gezeigten Beispiel mit einer vertikalen Hubeinheit 13 verbunden, die vorzugsweise als Gewindespindel ausgebildet ist. In der rechten Werkstückträgerspeichereinheit ist die Aufnahmeschiene 12' in einer oberen Stellung verfahren.

Mit Hilfe der in Fig. 2 dargestellten Anordnung zweier Werkstückträgerspeichereinheiten ist es möglich, einen mit Werkstücken belegten Werkstückträgerstapel folgendermaßen zu entleeren: In die linke Werkstückträgerspeichereinheit gemäß Fig. 2 ist ein mit Werkstücken voll beladener Werkstückträgerstapel eingebracht. Mit Hilfe der Hubeinheit 13 wird der voll beladene Werkstückträgerstapel derart vertikal ausgerichtet, so daß der oberste Werkstückträger mit seinen seitlich vorgesehenen Einkerbungen, in die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstückträgers 14 einrastet. Die Vorrichtung 14 besteht aus zwei in der Vertikalen verfahrbaren Eingriffsbacken 15, die beim Hochfahren des obersten Werkstückträgers zunächst zurückfedern und beim Erreichen der Endlage beidseitig in den obersten Werkstückträger des Werkstückträgerstapels einrasten und diesen entsprechend anheben, bis die geradlinig verlaufenden Aufnahmeeinheiten des Werkstückträgers horizontal ausgerichtet sind. Mit Hilfe der in Fig. 1 vorgestellten Entnahme- bzw. Entleerungsvorrichtung können nun die einzelnen Reihen an Werkstücken aus dem voll beladenen Werkstückträger entnommen werden und zu einer Abnahmestelle verbracht werden.

Ist durch sukzessives Entleeren der oberste Werkstückträger vollständig entleert, so wird dieser von der Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstückträgers 14 nach unten auf den Werkstückträgerstapel gesenkt und von dieser Vorrichtung freigelassen. Ferner ist eine nicht in der Figur dargestellte Greifereinheit vorgesehen, die den leeren obersten Werkstückträger des Werkstückträgerstapels auf die linke Werkstückträgerstapeleinheit verbringt. Im weiteren wird der linke, voll besetzte Werkstückträgerstapel durch die Hubeinheit 13 entsprechend vertikal nach oben verfahren, bis wiederum der oberste Werkstückträger die vorstehend beschriebene Entnahmeposition einnimmt. Auf der anderen Seite wird der oberste, leere Werkstückträger zur Aufnahme eines nächsten leeren Werkstückträgers entsprechend nach unten verfahren.

Das Umsetzen eines entleerten Werkstückträgers von der linken in die rechte Werkstückträgerstapeleinheit erfolgt mit einem Greifer, der vorzugsweise an der horizontalen Lineareinheit 3 gemäß Fig. 1 verbunden ist. Der Greifer kann durch eine servo-pneumatische Achse oder eine NC-Achse angesteuert werden, wobei die Achslasten auf das Leergewicht eines Werkstückträgers von ca. 2 kg abgestimmt ist.

Auch im Falle des Beladens eines Werkstückträgers reicht es aus, daß die Greifereinheit nur für die Handhabung leerer Werkstückträger ausgestaltet ist. Ein Beladen von Werkstückträgern erfolgt dabei derart, daß seitlich an der Werkstückträgerspeichereinheit gemäß Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Zuführvorrichtung vorgesehen ist. Zum Beladen ist jedoch vorgesehen, daß jeweils leere Werkstückträger in der rechten Werkstückträgerstapeleinheit, jeweils in der obersten Beladestation, vorzusehen sind und durch die Hubeinheit 13 nach vollständiger Befüllung taktweise nach unten verfahren werden. In der linken Werkstückträgerstapeleinheit ist hingegen ein Werkstückträgerstapel mit jeweils leeren Werkstückträgern vorgesehen, von dem jeweils der oberste leere Werkstückträger mit der Greifereinheit von der linken zur rechten Werkstückträgerspeichereinheit verbracht wird. Auf diese Weise können taktweise einzelne Werkstückträger nacheinander mit Werkstücken belegt werden. Natürlich sind auch zum Beladen eines Werkstückträgers in der linken Werkstückträgerstapeleinheit entsprechende Vorrichtungen zum Positionieren eines Werkstückträgers 14 gemäß der linken Anordnung der Fig. 2 vorzusehen, so daß jeweils der oberste leere, zu befüllende Werkstückträger derart angehoben wird, bis die geradlinig verlaufenden Aufnahmeeinheiten horizontal ausgerichtet sind.

Alternativ zu der Vorrichtung zum Positionieren des jeweils obersten Werkstückträgers 14 kann jedoch auch die Aufnahmeschiene 12 den gesamten Werkstückträgerstapel derart neigen, so daß der jeweils oberste Werkstückträger die gewünschte Neigung einnimmt.

Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Entleerungstechnik ist es auch möglich einzeln aus dem Werkstückträger entnehmbaren Aufnahmeeinheiten, diese mit einer geeigneten Greifervorrichtung vereinzelt aus dem Werkstückträger zu entnehmen und mit einer entsprechend vorzusehenden Kippvorrichtung zu entleeren. Alternativ können die auf den einzelnen Aufnahmeeinheiten aufgebrachten Werkstücke auch einzeln bzw. getaktet durch eine Schiebevorrichtung, die die Werkstücke entlang der Aufnahmeeinheit bewegt, gezielt entnommen werden.

In Fig. 3 ist in mehreren Ansichten, a bis d, eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beladen bzw. Entleeren von Werkstückträgern, die in Werkstückträgerstapel angeordnet sind, dargestellt.

In Fig. 3a ist in Seitendarstellung ein Werkstückträgerstapel WSP in einer Werkstückträgerspeichereinheit 11 zu sehen. Der oberste Werkstückträger des Werkstückträgerstapels WSP ist durch die Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstückträgers 14 in eine geneigte Stellung verfahren. Hierbei ist zu sehen, daß die Greiferbacken der Vorrichtung 14 in seitlich vorgesehene Öffnungen des Werkstückträgers eingreifen und diesen entsprechend an der vorderen Kante anheben. Auf der Lineareinheit 3 ist höhenverstellbar durch die Hubeinheit 13 die Überführungsvorrichtung 4 in Form einer Stange vorgesehen, die im gezeigten Bild einzelne Werkstücke 6 horizontal in den obersten Werkstückträger verbringt. An der Lineareinheit 3 ist darüberhinaus eine Greifervorrichtung 16 vorgesehen, die zum Ergreifen und Handhaben jeweils leerer Werkstückträger vorgesehen ist. Die Greifereinheit 16 greift dabei seitlich in zwei gegenüberliegende am Werkstückträger vorgesehene Öffnungen 16' ein und kann diesen entsprechend anheben und verbringen.

In den Fig. 3b und c sind jeweils die Vorder- und Rückansichten der in Fig. 3a seitlich dargestellten Anordnung zu entnehmen. Hierbei entsprechen die Einzelkomponenten den jeweils vorstehend bereits eingeführten Komponenten mit bekannten Bezugszeichen.

Aus Fig. 3d ist eine Draufsicht der Anordnung gemäß Fig. 3a zu entnehmen. An Position A ist ein mit Werkstücken befüllter Werkstückträgerstapel WSP vorgesehen, der mit Hilfe der Überführungsvorrichtung 4 zu entleeren ist. Hierbei greift die Überführungsvorrichtung 4 in Form der Stange in die aneinandergelehnten Werkstücke 6 ein und verbringt diese auf eine seitlich dargestellte Entnahmeschiene E, über die die Werkstücke 6 einem weiteren Bearbeitungsprozeß zugeführt werden. Ist der oberste Werkstückträger auf diese Weise entleert, so verbringt die Greifereinheit 16 den entleerten Werkstückträger auf den Stapel leerer Werkstückträger in Position B. Dies erfolgt taktweise wiederholt sooft, bis der Werkstückträgerstapel in Position A vollständig entleert ist. Für einen Weiterbetrieb muß in die Position A ein neuer, voller Werkstückträgerstapel eingebracht werden und der entleerte Werkstückträgerstapel aus Position B entfernt werden. Dies kann, wie im gezeigten Beispiel manuell oder auch wie im folgenden Beispiel gemäß Fig. 4, vollautomatisch erfolgen.

Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 3 weisen die Werkstückträgerspeichereinheiten Transportrollen TR auf. Auf diese Weise ist es möglich, daß entleerte bzw. befüllte Werkstückträgerstapel selbsttätig auf entsprechend vorgesehenen Schienen S (siehe hierzu Fig. 4d und e) bewegt bzw. nachgeführt werden können.

In Fig. 4d ist der Fall dargestellt, daß Werkstückträger mit Werkstücken beladen werden. Auf einer Zuführvorrichtung 7 gelangen Werkstücke auf die entsprechend vorgesehene Überführungsvorrichtung 4, die die Werkstücke auf den jeweils obersten, leeren Werkstückträger in Position A verbringt. Ist der Werkstückträgerstapel in Position A vollständig mit Werkstücken beladen, so wird er über die Schienenstrecke S von der Beladestelle A abtransportiert. Seitlich neben der Beladestelle A werden über ein zweites Schienensystem leere Werkstückträgerstapel bereitgestellt, so daß ein Austausch einer gesamten Werkstückträgerstapeleinheit erfolgen kann. Wie vorstehend beschrieben, wird nun die Werkstückträgerstapeleinheit, die zu Anfang einen einzigen leeren Werkstückträger aufweist, sukzessive beladen.

In Fig. 4e ist der umgekehrte Fall dargestellt, daß bereitgestellte volle Werkstückträgerstapel entleert werden. Hierzu verbringt die Überführungsvorrichtung 4 die im Werkstückträger in Position A befindlichen Werkstücke auf eine Abnahmeposition AB. Ist der oberste Werkstückträger in Position A entleert, so wird er durch die Greifvorrichtung 16 auf den linken leeren Werkstückträgerstapel verbracht. Ist der Vorgang abgeschlossen, so wird der leere Werkstückträgerstapel entsprechend über das Schienensystem S weggefahren und der entleerte Werkstückträgerstapel aus Position A in Position B verfahren.

Auf diese Weise ist es möglich, das Beladen und Entleeren von Werkstückträgern automatisch, ohne Bedienpersonal, durchzuführen.

Mit der vorstehend genannten Vorrichtung zum Beladen bzw. Entleeren der Werkstücke sind folgende Vorteile verbunden:

• - robustes, sicheres und kostengünstiges System zum vollautomatischen bzw. teilautomatischen Handhaben von ringförmigen Werkstücken,
• - System einsetzbar zum losen Verketten von Anlagen, zum Speichern sowie nutzbar als Puffer in Haupt- oder Nebenschluß von Anlagenanordnungen,
• - einfache Adaptionsmöglichkeit an Maschinen durch geordnete Bereitstellung der Werkstücke,
• - durch entsprechend gestaltete Werkstückträger werden die ringförmigen Werkstücke lagerichtig, in einer sicheren Lagerposition, mit einer Kapselung gegen äußere Einflüsse aufgenommen,
• - bei gleichen äußeren Abmaßen des Werkstückträgers können verschiedene Teilungen für die Aufnahme unterschiedlich großer Werkstücke realisiert werden,
• - aus einzelnen Werkstückträgern können geschlossene Stapel gebildet werden,
• - derartige Werkstückträgerstapel sind automatisch oder manuell verfahrbar bzw. handhabbar,
• - Werkstückträger bzw. Werkstückträgerstapel können jederzeit auch manuell be- oder entladen werden,
• - sehr geringes Eigengewicht des Werkstückträgers, ca. 1% des Beladungsgewichtes,
• - durch entsprechende Gestaltung des Werkstückträgers können sehr hohe Packungsdichten realisiert werden,
• - beim Be- und Entladen finden keine Relativbewegungen, die zu Schleifvorgängen oder Reibungseffekten führen, zwischen Werkstück und Werkstückträger sowie der Handhabungseinheit statt,
• - einfache Reinigungsmöglichkeit der Werkstückträger durch Vorsehen glattet Oberflächen, die für jede Waschanlagen geeignet ist, sowie
• - geringer Platzbedarf für Handhabungs- und Speichersystem.

Bezugszeichenliste

1

Werkstückträger

2

Aufnahmeeinheit
GGrundkörper

3

Lineareinheit

4

Überführungsvorrichtung, Stange

5

pneumatische Linearachse

6

Werkstück

7

Zuführvorrichtung

8

Zwischenpuffereinheit

9

Vereinzelungsvorrichtung

10

,

13

pneumatische Hubeinheit

11

Werkstückträgerspeichereinheit

12

,

12

'Aufnahmeschiene

14

Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstückträgers

15

Eingriffsbacken

16

Greifervorrichtung

16

'Öffnungen
WSPWerkstückträgerstapel
TRTransportrollen
SSchienen
ABAbnahmeposition

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Beladen und Entleeren eines Werkstückträgers für aneinander reihbare, vorzugsweise ring- oder rohrförmige Werkstücke zum Speichern, Zwischenspeichern und Bereitstellen der Werkstücke, die geordnet in den Werkstückträger einbringbar und geordnet aus diesem wieder entnehmbar sind, wobei der Werkstückträger einen einseitig offenen Grundkörper aufweist, mit einer Innenstruktur zur Aufnahme der Werkstücke, die wenigstens eine geradlinig verlaufende Aufnahmeeinheit vorsieht, auf der die Werkstücke mit ihrer Außenseite aufsetzbar sind, und die geradlinig verlaufende Aufnahmeeinheit im Werkstückträger derart angeordnet ist, daß bei Aufliegen des Werkstückträgers auf einer horizontalen Ebene die geradlinig verlaufende Aufnahmeeinheit gegenüber der Horizontalen geneigt ist, so daß sich die auf die Aufnahmeeinheit aufgesetzten Werkstücke schräg aneinander anlehnen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Positionieren des Werkstückträgers vorgesehen ist, die den Werkstückträger derart neigt, daß die geradlinig verlaufende Aufnahmeeinheit weitgehend horizontal verläuft und daß eine, senkrecht zur Ausrichtung der geradlinig verlaufenden Aufnahmeeinheit des Werkstückträgers auf einer Lineareinheit beweglich angeordnete Überführungsvorrichtung vorgesehen ist, auf die eine begrenzte Vielzahl von Werkstücken in koaxialer Ausrichtung aufbringbar ist und die zusätzlich in Koaxialrichtung der koaxial ausgerichteten Werkstücke sowie in der Vertikalen beweglich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführungsvorrichtung als Stange ausgebildet ist, auf die die Werkstücke koaxial hintereinander auffädelbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekapazität der Überführungsvorrichtung an Werkstücken der Aufnahmekapazität einer geradlinig verlaufenden Aufnahmeeinheit entspricht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Beladen des Werkstückträgers mit Werkstücken eine Zuführvorrichtung vorgesehen ist, die Werkstücke der Überführungsvorrichtung vereinzelt zuführt, so daß die Werkstücke taktweise auf die Überführungsvorrichtung aufbringbar sind, und daß eine Zwischenpuffereinheit vorgesehen ist, die die zugeführten Werkstücke zwischenspeichert während die vollständig beladene Überführungsvorrichtung die Werkstücke auf den Werkstückträger verbringt und für eine erneute Beladung bereit steht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lineareinheit durch eine Hubeinheit vertikal höhenverstellbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lineareinheit ein Greifersystem angebracht ist, das den Werkstückträger, vorzugsweise im leeren Zustand ergreift, vertikal anhebt und entlang der Lineareinheit verbringt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkstückträgerspeichereinheit vorgesehen ist, in die mehrere zu einem Werkstückträgerstapel übereinander gestapelte Werkstückträger einbringbar sind und die über eine vertikale Hubvorrichtung verfügt, die den Werkstückträgerstapel vertikal höhenverstellbar bewegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung als Spindelgetriebe ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Werkstückträgerspeichereinheit die Vorrichtung zum Positionieren des Werkstückträgers angebracht ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Positionieren des Werkstückträgers jeweils den obersten Werkstückträger eines Werkstückträgerstapels anhebt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Positionieren des Werkstückträgers den gesamten Werkstückträgerstapel derart anhebt, daß die geradlinig verlaufenden Aufnahmeeinheiten pro Werkstückträger weitgehend horizontal verlaufen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenstruktur des Werkstückträgers aus einzelnen Strukturelementen besteht, die einzeln aus dem Grundkörper entnehmbar sind, und
daß die Vorrichtung zum Positionieren des Werkstückträgers derart ausgebildet ist,
daß die Vorrichtung die einzelnen Strukturelemente ergreift und derart neigt, daß die einzelnen Werkstücke entlang des zu entleerenden Strukturelementes abgleiten.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schiebevorrichtung vorgesehen ist, die die Werkstücke entlang des zu entleerenden Strukturelementes abschiebt.

14. Verfahren zum Beladen eines Werkstückträgers sowie zum Entleeren desselben unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß während des Beladens und Entleerens des Werkstückträgers dieser durch die Vorrichtung zum Positionieren des Werkstückträgers in einer geneigten Stellung gehalten wird, so daß die geradlinig verlaufenden Aufnahmeeinheit weitgehend horizontal verlaufen, so daß die Überführungsvorrichtung zum Beladen des Werkstückträgers mit Werkstücken alle aufgenommenen Werkstücke weitgehend gleichzeitig auf eine Aufnahmeeinheit absetzt und zum Entleeren des Werkstückträgers durch Horizontalbewegung weitgehend koaxial durch alle Werkstücke, die auf einer Aufnahmeeinheit aufliegen, durchfährt und alle Werkstücke, die in einer Aufnahmeeinheit vorliegen, weitgehend gleichzeitig anhebt.