DE19757880A1

DE19757880A1 - Workpiece carrier transfer device

Info

Publication number: DE19757880A1
Application number: DE1997157880
Authority: DE
Inventors: Guenter Prof Dr Ing Hoehne; Wilfried Dipl Ing Besig; Lutz Dipl Ing Porsch; Georg Dipl Ing Dornieden; Thomas Dr Rer Nat Simon
Original assignee: SIM ZUFUEHR und MONTAGETECHNIK
Current assignee: SIM ZUFUEHR und MONTAGETECHNIK
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: DE19757880C2

Abstract

The transfer device includes feed devices (5) to move the workpiece carriers (1) between successive work places (3). The feed devices only extend from one of the successive work places and have a carriage (6) able to move reciprocally between beginning and end positions (I, II). The feed tracks overlap so that the end position of one device and the beginning position of the next come together in the direction of motion and the carriers can be uncoupled at the end position and coupled to the slide at the next beginning position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Transfervorrichtung für eine taktweise Bewegung und Positionierung von Werkstückträgern in einem Bearbeitungszentrum aus mehreren, hintereinander angeordneten Bearbeitungsstationen.The invention relates to a transfer device for a cyclical movement and positioning of workpiece carriers in a machining center consisting of several, one after the other arranged processing stations.

Bei einer aus DE-A 43 20 501 bekannten Transfervorrichtung ist für die Bewegung der Werkstückträger eine Antriebswelle mit einer Stegkurve vorgesehen, die Abschnitte mit einer schraubenwendelförmigen Steigung sowie steigungsfreie Positionier- und Ruheabschnitte aufweist. Die Stegkurve greift an der Unterseite formschlüssig in die Werkstückträger ein und bewegt diese bei einer Rotation der Antriebswelle taktweise und linear an einer Führungsschiene entlang. Der Arbeitstakt, mit dem die Werkstücke von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation vorwärtsbewegt werden, ist durch die Rotation der Antriebswelle sowie die Form der Stegkurve vorgegeben. Hohe Taktraten mit mehr als 50 Takten pro Minute sind mit mechanischen Antriebsvor richtungen, die den aus DE-A 43 20 501 bekannten oder einen ähnlichen Aufbau aufweisen, nicht oder nur schwer erreichbar. Nachteilig ist ferner, daß die Bewegungen der Werkstückträger zwischen allen Bearbeitungsstationen starr miteinander gekoppelt sind.In a transfer device known from DE-A 43 20 501 is a drive shaft for the movement of the workpiece carriers provided with a web curve, the sections with a helical slope and slope-free Has positioning and rest sections. The bridge curve engages positively on the underside Workpiece carrier and moves it when the Drive shaft cyclically and linearly on a guide rail along. The work cycle with which the workpieces from Processing station moved forward to processing station is due to the rotation of the drive shaft as well as the Specified shape of the web curve. High clock speeds with more than There are 50 cycles per minute with mechanical drives directions known from DE-A 43 20 501 or a have a similar structure, not or only with difficulty reachable. Another disadvantage is that the movements of the Workpiece carrier rigid between all processing stations are coupled together.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transfervorrichtung für eine taktweise Bewegung und Positionierung von Werkstückträgern anzugeben, die hohe Taktraten erreicht und individuell einstellbare Verfahr zeiten zwischen den Bearbeitungsstationen ermöglicht. The invention has for its object a Transfer device for a cyclical movement and Positioning workpiece carriers to indicate the high Clock rates reached and individually adjustable travel times between the processing stations.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist eine Transfervorrichtung für eine taktweise Bewegung und Positionierung von Werkstückträgern in einem Bearbeitungs zentrum aus mehreren, hintereinander angeordneten Bearbei tungsstationen, - mit
Vorschubeinrichtungen, die sich nur von einer zur nächstfolgenden Bearbeitungsstation erstrecken und einen zwischen einer Anfangsposition und einer Endposition hin- und herverfahrbaren Schlitten aufweisen, und
Koppelelementen für den lösbaren Anschluß der Werkstückträger an die Schlitten,
wobei sich die Fahrbahnen der Vorschubeinrichtungen so überlappen, daß die Endpositionen der Vorschubeinrichtungen und die Anfangspositionen der jeweils folgenden Vorschubeinrichtungen in Bewegungsrichtung gesehen zusammenfallen und die Werkstückträger von den in den Endpositionen verharrenden Schlitten abkoppelbar sowie an die in den Anfangspositionen stehenden Schlitten ankoppelbar sind, und wobei sich die an einen Schlitten angekoppelten Werkstückträger im Eingriffsbereich jeweils einer Bearbeitungsstation befinden, wenn der Schlitten in der Anfangs- oder Endposition steht.The object of the invention and solution to this problem is a transfer device for a cyclical movement and positioning of workpiece carriers in a machining center from a plurality of processing stations arranged one behind the other, with
Feed devices which only extend from one processing station to the next and which have a carriage which can be moved back and forth between a starting position and an end position, and
Coupling elements for the detachable connection of the workpiece carriers to the slides,
the paths of the feed devices overlap in such a way that the end positions of the feed devices and the starting positions of the following feed devices coincide when viewed in the direction of movement and the workpiece carriers can be uncoupled from the carriages remaining in the end positions and can be coupled to the carriages standing in the starting positions, and where the workpiece carriers coupled to a slide are each in the engagement area of a processing station when the slide is in the start or end position.

Es versteht sich, daß zu der Transfervorrichtung auch eine Steuerungseinrichtung gehört, welche die Fahrbewegungen der Schlitten steuert und die Koppelelemente betätigt. Alle Schlitten werden gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig mit jeweils einem angekoppelten Werkstückträger aus den Anfangs- in die Endpositionen bewegt. Die Werkstückträger werden dann von den in den Endpositionen verharrenden Schlitten abgekoppelt und im Eingriffsbereich der Bearbeitungsstationen fixiert, so daß die Bearbeitungen ausgeführt werden können. Währenddessen werden die Schlitten aus den Endpositionen in die Anfangspositionen zurückbewegt und die Werkstückträger in den Anfangs positionen an die Schlitten angekoppelt. Die beschriebenen Bedienungsabläufe bilden einen Arbeitstakt, dessen Taktzeit T sich aus einem Zeitanteil t_Z für die Fahrt des Werkstückträgers von einer Bearbeitungsstation zur nächsten und einer Werkstückhaltezeit t_H für die Werkstück bearbeitung in der Bearbeitungsstation zusammensetzt
It goes without saying that the transfer device also includes a control device which controls the travel movements of the slides and actuates the coupling elements. All slides are moved from the start to the end positions at the same time or almost simultaneously with a coupled workpiece carrier. The workpiece carriers are then uncoupled from the carriages remaining in the end positions and fixed in the engagement area of the machining stations, so that the machining operations can be carried out. In the meantime, the slides are moved back from the end positions to the starting positions and the workpiece carriers are coupled to the slides in the starting positions. The operating procedures described form a work cycle, the cycle time T is composed of a time component t _Z for the movement of the workpiece carrier from one machining station to the next and a workpiece holding time t _H for machining the workpiece in the machining station

T = t_Z + t_H.T = t _Z + t _H.

Bei einer vorgegebenen, konstanten Taktzeit T kann die Aufteilung in die Anteile t_Z und t_H von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation unterschiedlich sein. Bei kurzen Bearbeitungsvorgängen in einer Bearbeitungsstation steht eine längere Zeit t_Z für die Fahrbewegung zur Verfügung, so daß geringere Beschleunigungen erforderlich sind und/oder leistungsschwächere Antriebseinheiten verwendet werden können. Während an den auf den Werkstückträgern aufliegenden Werkstücken Bearbeitungen oder Montagevorgänge ausgeführt werden, werden die Schlitten in die jeweiligen Anfangspositionen der Vorschubeinrichtungen zurückbewegt. Da die Schlitten leer in ihre Ausgangspositionen fahren, kann die Rückfahrt schneller ausgeführt werden als die Hinfahrt mit aufliegenden Werkstückträgern.Given a predetermined, constant cycle time T, the division into the components t _Z and t _H can differ from processing station to processing station. In the case of short machining operations in a machining station, a longer time t _{Z is available} for the travel movement, so that lower accelerations are required and / or less powerful drive units can be used. While machining or assembly operations are carried out on the workpieces resting on the workpiece carriers, the slides are moved back into the respective starting positions of the feed devices. Since the slides move empty to their starting positions, the return trip can be carried out faster than the outward journey with the workpiece carriers resting on them.

Für die weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Transfervorrichtung bestehen verschiedene Möglichkeiten. Gemäß einer ersten Ausführung weisen die Schlitten Ausleger auf, die den Abstand zwischen dem Eingriffsbereich der Bearbeitungsstationen und einer den Schlitten führenden Bahn überbrücken. Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß die Vorschubeinrichtungen wechselweise links und rechts neben einer Schiene angeordnet sind, die sich von einer Werkstückaufgabestation an den Bearbeitungsstationen entlang bis zu einer Werkstückentnahmestation erstreckt, wobei die Werkstückträger auf der Schiene geführt sind. Die Schiene ist als Bearbeitungswiderlager ausgebildet. Die Bearbeitung an den Werkstücken kann ohne Übergabe der Werkstückträger an den auf der Schiene aufliegenden Werkstückträgern vorgenommen werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es aber, daß die Werkstückträger nach Entkopplung an die Bearbeitungsstation übergeben und Werkstückträger mit bearbeiteten Werkstücken auf die Schiene aufgesetzt und an die nachfolgende Vorschubeinrichtung angekoppelt werden. Die Bearbeitung der Werkstücke erfolgt in diesem Falle außerhalb des Bereiches der Transfervorrichtung.For the further configuration of the invention Transfer device there are various options. According to a first embodiment, the slides have cantilevers on the distance between the engagement area of the Processing stations and one leading the carriage Bridge the railway. Another embodiment provides that the feed devices alternate left and right are arranged next to a rail, which extends from a Workpiece loading station at the processing stations extends along to a workpiece removal station, the workpiece carriers are guided on the rail. The Rail is designed as a machining abutment. The Processing on the workpieces can be done without handing over the Workpiece carrier on the ones resting on the rail Workpiece carriers are made. As part of the Invention, however, is that the workpiece carrier after Transfer decoupling to the processing station and Workpiece carrier with machined workpieces on the Put on the rail and to the next one Feed device can be coupled. Editing the In this case, workpieces are made outside the area the transfer device.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Vorschubeinrichtungen als elektrische Linearantriebe bestehend aus einem Primärteil mit einer stromdurch flossenen Spulenanordnung und einem Sekundärteil ausgebildet, wobei der Primärteil ein elektromagnetisches Wanderfeld erzeugt und wobei der Sekundärteil eine metallische Induktionsplatte oder einen Permanentmagneten aufweist. Der elektrische Linearantrieb kann als Asynchron- Linearmotor oder als Synchron-Linearmotor ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Primärteil als beweglicher Teil ausgeführt und bildet den Schlitten.According to a preferred embodiment of the invention, the Feed devices as electric linear drives consisting of a primary part with a current through fin coil arrangement and a secondary part formed, wherein the primary part is an electromagnetic Wanderfeld generated and where the secondary part is a metallic induction plate or a permanent magnet having. The electric linear drive can be used as an asynchronous Linear motor or be designed as a synchronous linear motor. The primary part is preferably a movable part executed and forms the sled.

Gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung weisen die Vorschubeinrichtungen einen Riementrieb auf.According to another embodiment of the invention, the A belt drive on feed devices.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematischIn the following, the invention is based on only one Exemplary embodiment drawing in detail explained. They show schematically

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Transfervorrichtung in der Draufsicht, Fig. 1 shows a transfer device according to the invention in plan view,

Fig. 2 den Schnitt A-A aus Fig. 1, Fig. 2 shows the section AA of Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Transfervorrichtung, ebenfalls in der Draufsicht, Fig. 3 shows a further embodiment of the transfer device according to the invention, also in plan view,

Fig. 4 den Schnitt B-B aus Fig. 3. Fig. 4 shows the section BB in FIG. 3.

Die in den Figuren dargestellte Transfervorrichtung dient der taktweisen Bewegung und Positionierung von Werkstück trägern 1 in einem Bearbeitungszentrum 2 aus mehreren, hintereinander angeordneten Bearbeitungsstationen 3. Bear beitung umfaßt Arbeitsvorgänge an den von den Werk stückträgern aufgenommenen Werkstücken, wie sie z. B. von Werkzeugmaschinen durchgeführt werden, ebenso wie Montage vorgänge.The transfer device shown in the figures is used for the cyclical movement and positioning of workpiece carriers 1 in a machining center 2 from a plurality of machining stations 3 arranged one behind the other. Bear processing includes operations on the workpiece carriers received by the workpiece, such as z. B. be carried out by machine tools, as well as assembly processes.

Die Transfervorrichtung umfaßt eine Werkstückaufgabestation 4, Vorschubeinrichtungen 5, die sich nur von einer zur nächst folgenden Bearbeitungsstation 3 erstrecken und einen zwischen zwei Endlagen I, II bewegbaren Schlitten 6 aufweist, Koppelelemente 7 für den lösbaren Anschluß der Werkstückträger 1 an die Schlitten 6 sowie eine Werkstückentnahmestation 8. Die in Transportrichtung der Werkstückträger 1 jeweils vorderen Endlagen I der Vorschubeinrichtungen 5 heißen im folgenden Anfangs positionen, die in Transportrichtung jeweils hinteren Endlagen II Endpositionen. Den Fig. 1 und 3 entnimmt man, daß sich die Fahrbahnen der Vorschubeinrichtungen 5 so überlappen, daß die Endpositionen II der Vorschub einrichtungen und die Anfangspositionen I der jeweils folgenden Vorschubeinrichtungen in Bewegungsrichtung gesehen zusammenfallen und daß die an einen Schlitten 6 angekoppelten Werkstückträger 1 in den Eingriffsbereich jeweils einer Bearbeitungsstation 3 fallen, wenn der Schlitten 6 in der Anfangs- oder Endposition I, II steht.The transfer device comprises a workpiece feed station 4 , feed devices 5 , which only extend from one to the next processing station 3 and has a carriage 6 movable between two end positions I, II, coupling elements 7 for the detachable connection of the workpiece carriers 1 to the carriage 6, and a workpiece removal station 8 . The respective front end positions I of the feed devices 5 in the transport direction of the workpiece carriers 1 are called starting positions in the following, and the rear end positions II end positions in the transport direction. One removes the Fig. 1 and 3, that the lanes of the feed devices 5 overlap so that the end positions of facilities II of the feed and I coincide as seen in the moving direction of the initial positions of the respective following feeding devices and that the coupled to a carriage 6 workpiece support 1 in the Engagement area of a processing station 3 each fall when the carriage 6 is in the start or end position I, II.

Die Werkstückträger 1 sind in einem an die Bewegungsfolge angepaßten Takt von den in den Endpositionen II verharrenden Schlitten 6 abkoppelbar und an die in den Anfangspositionen I verharrenden Schlitten 6 ankoppelbar.The workpiece carriers 1 can be uncoupled from the carriages 6 which remain in the end positions II and can be coupled to the carriages 6 which remain in the starting positions I in a cycle adapted to the movement sequence.

Alle Schlitten 6 führen annähernd synchrone Bewegungen aus, d. h., alle Schlitten bewegen sich gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig von den Anfangspositionen I zu den Endpositionen II der Vorschubeinrichtungen 5 und wieder zurück. Zur Vermeidung von Kollisionen darf sich nur jeweils ein Schlitten 6 in einer gemeinsamen Position I/II zweier benachbarter Vorschubeinrichtungen befinden.All carriages 6 execute approximately synchronous movements, ie all carriages move simultaneously or approximately simultaneously from the starting positions I to the ending positions II of the feed devices 5 and back again. To avoid collisions, only one carriage 6 may be in a common position I / II of two adjacent feed devices.

Am Anfang der Transfervorrichtung werden die Werkstückträger 1 in der Werkstückaufgabestation 4 von einem konventionellen Transfersystem auf den in der Anfangsposition I der ersten Vorschubeinrichtung 5 verharrenden Schlitten 6 aufgesetzt und form- und/oder kraftschlüssig an den Schlitten 6 angekoppelt. Der Schlitten fährt in seine Endposition II. In dieser Position, die im Eingriffsbereich der Bearbeitungsstation 3 liegt, fixiert die Bearbeitungsstation 3 den Werkstückträger 1. Anschließend oder zeitgleich wird die Kopplung zwischen Schlitten 6 und Werkstückträger 1 gelöst. Nach der Entkopplung fährt der leere Schlitten 6 in seine Anfangsposition I zurück und holt den nächsten Werkstückträger 1. Während der Kopplung oder während der Rückfahrt des Schlittens 6 beginnt die Bearbeitung des Werkstückes, die spätestens zum Zeitpunkt des Eintreffens des leeren Schlittens 6 der folgenden Vorschubeinrichtung beendet wird. Der Werkstückträger 1 wird an den in der Anfangsposition I verharrenden Schlitten der nächst folgenden Vorschubeinrichtung 5 angekoppelt.At the beginning of the transfer device, the workpiece carriers 1 are placed in the workpiece loading station 4 by a conventional transfer system onto the carriage 6, which remains in the initial position I of the first feed device 5, and are coupled to the carriage 6 in a positive and / or non-positive manner. The carriage moves into its end position II. In this position, which lies in the engagement area of the processing station 3 , the processing station 3 fixes the workpiece holder 1 . Subsequently or at the same time, the coupling between slide 6 and workpiece holder 1 is released . After the decoupling, the empty slide 6 moves back to its initial position I and fetches the next workpiece carrier 1 . During the coupling or during the return travel of the carriage 6 , the machining of the workpiece begins, which is ended at the latest when the empty carriage 6 of the following feed device arrives. The workpiece carrier 1 is coupled to the carriage of the next following feed device 5 which remains in the starting position I.

In der beschriebenen Weise werden die Werkstückträger mit aufliegenden Werkstücken von einer Bearbeitungsstation 3 zur nächsten weiterbewegt. Der am Ende der Transportstrecke ankommende Werkstückträger 1 wird von der letzten Bearbeitungsstation zur Werkstückentnahmestation bewegt und dort an ein konventionelles Transfersystem zum Weiter transport übergeben.In the manner described, the workpiece carriers with workpieces lying thereon are moved on from one processing station 3 to the next. The workpiece carrier 1 arriving at the end of the transport route is moved from the last processing station to the workpiece removal station, where it is transferred to a conventional transfer system for further transport.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführung weisen die Schlitten 6 Ausleger 9 auf, die den Abstand zwischen dem Eingriffsbereich der Bearbeitungsstationen 3 und einer den Schlitten 6 führenden Bahn 10 überbrücken.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the carriages 6 have cantilevers 9 which bridge the distance between the engagement area of the processing stations 3 and a path 10 leading the carriage 6 .

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Vorschubeinrichtungen 5 wechselweise links und rechts neben einer Schiene 11 angeordnet, die sich von der Werkstückaufgabestation 4 an den Bearbeitungsstationen 3 entlang bis zu der Werkstückentnahmestation 8 erstreckt. Die Werkstückträger 1 sind auf der Schiene 11 geführt. Die Schiene 11 ist als Bearbeitungswiderlager ausgebildet, so daß die Werkstück träger 1 während der Werkstückbearbeitung auf der Schiene 11 aufliegen.In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the feed devices 5 are alternately arranged left and right next to a rail 11 which extends from the workpiece feed station 4 along the processing stations 3 to the workpiece removal station 8 . The workpiece carriers 1 are guided on the rail 11 . The rail 11 is designed as a machining abutment, so that the workpiece carrier 1 rest on the rail 11 during workpiece machining.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführung der Erfindung sind die Vorschubeinrichtungen 5 als elektrische Linearantriebe bestehend aus einem Primärteil mit einer stromdurchflossenen Spulenanordnung und einem Sekundärteil 12 ausgebildet, wobei der Primärteil ein elektro magnetisches Wanderfeld erzeugt und der Sekundärteil 12 als Permanentmagnetleiste ausgeführt ist. Der Linearmotor ist als Synchronmotor ausgeführt. Vorzugsweise ist der Primärteil als beweglicher Teil ausgeführt und Bestandteil des Schlittens 6. In the exemplary embodiment and according to a preferred embodiment of the invention, the feed devices 5 are designed as electrical linear drives consisting of a primary part with a current-carrying coil arrangement and a secondary part 12 , the primary part generating an electromagnetic traveling field and the secondary part 12 being designed as a permanent magnet strip. The linear motor is designed as a synchronous motor. The primary part is preferably designed as a movable part and part of the slide 6 .

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß die Vorschubeinrichtungen 5 einen Riementrieb aufweisen.It is also within the scope of the invention that the feed devices 5 have a belt drive.

Claims

1. Transfer device for a cyclical movement and positioning of workpiece carriers in a machining center from several machining stations arranged one behind the other, with
Feed devices ( 5 ) which only extend from one to the next processing station ( 3 ) and have a carriage ( 6 ) which can be moved back and forth between a starting position (I) and an end position (II), and
Coupling elements ( 7 ) for the detachable connection of the workpiece carrier ( 1 ) to the slide ( 6 ),
the paths of the feed devices ( 5 ) overlap so that the end positions (II) of the feed devices ( 5 ) and the starting positions (I) of the following feed devices ( 5 ) seen in the direction of movement coincide and the workpiece carrier ( 1 ) from the in the carriages ( 6 ) which remain at the end positions (II) can be uncoupled and can be coupled to the carriages ( 6 ) standing in the starting positions (I), and the workpiece carriers ( 1 ) coupled to a carriage ( 6 ) each have a processing station ( 3 ) when the carriage ( 6 ) is in the start or end position (I, II).

2. Transfer device according to claim 1, wherein the carriages have cantilevers ( 9 ) which bridge the distance between the engagement area of the processing stations ( 3 ) and a path leading the carriage ( 6 ).

3. Transfer device according to claim 1, wherein the feed devices ( 5 ) are arranged alternately left and right next to a rail ( 11 ) which extends from a workpiece feed station ( 4 ) to the machining stations ( 3 ) along to a workpiece removal station ( 8 ) , and wherein the workpiece carriers ( 1 ) are guided on the rail ( 11 ).

4. Transfer device according to claim 3, wherein the rail ( 11 ) is designed as a machining abutment and the workpiece carriers ( 1 ) rest on the rail ( 11 ) during workpiece machining.

5. Transfer device according to one of claims 1 to 4, wherein the feed devices ( 5 ) are designed as electrical linear drives consisting of a primary part with a current-carrying coil arrangement and a secondary part ( 12 ), the primary part generating an electromagnetic traveling field and the secondary part ( 12 ) has a metallic induction plate or a permanent magnet.

6. Transfer device according to one of claims 1 to 5, wherein the primary part is designed as a movable part and forms the carriage ( 6 ).

7. Transfer device according to one of claims 1 to 4, wherein the feed devices ( 5 ) have a belt drive.