DE19804474C1

DE19804474C1 - Montagesystem

Info

Publication number: DE19804474C1
Application number: DE1998104474
Authority: DE
Inventors: Guenter Prof Hoehne; Wilfried Dipl Ing Besig; Lutz Dipl Ing Porsch; Georg Dipl Ing Dornieden
Original assignee: SIM ZUFUEHR und MONTAGETECHNIK
Current assignee: SIM ZUFUEHR und MONTAGETECHNIK
Priority date: 1998-02-05
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2018-02-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Montagesystem mit
einer Mehrzahl von Arbeitsstationen,
einer zentralen Antriebseinrichtung für die Betätigung von Montagewerkzeugen in den Arbeitsstationen und
einer Transfervorrichtung für eine taktweise Bewegung und Positionierung von Werkstückträgern mit auf liegenden Werkstücken,
wobei die Antriebseinrichtung eine kontinuierlich angetriebene Steuerwelle mit aufgesetzten, den einzelnen Arbeitsstationen zugeordneten Kurvenscheiben sowie bogenförmig geführte Zug/Druck-Betätigungselemente aufweist, die von den Kurvenscheiben betätigt werden und an die Montagewerkzeuge angeschlossen sind. - Montagesystem bezeichnet eine geordnete Mehrzahl von Arbeitsstationen, die untereinander materialflußtechnisch und antriebs technisch verknüpft sind. Solche Montagesysteme sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. In der modernen automatischen Fertigungstechnik müssen solche Montage systeme in bezug auf die betrieblichen Gegebenheiten bei unterschiedlichen Montagearbeiten flexibel anpaßbar und darüber hinaus kompakt und funktionssicher sein.

Bei einem aus DE 43 28 988 C2 bekannten Montagesystem, von dem die Erfindung ausgeht, besteht die Transfervorrichtung aus einem taktweise rotierend angetriebenen Rundtisch, an dessen äußerem Rand ein Werkstückaufnahmering angeordnet ist. Der Antrieb des Rundtisches ist mechanisch mit der Antriebseinrichtung für die Betätigung der Montagewerkzeuge gekoppelt. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen ist für den Antrieb des Rundtisches sowie für den Antrieb der Arbeitsstationen eine einzige Motor/Getriebe-Anordnung vorgesehen, die einerseits mit der Steuerwelle fest verbunden ist und andererseits mit Hilfe eines Zahnriementriebes über ein Rast/Schritt-Getriebe auf den Rundtisch arbeitet. Die Arbeitsstationen sind am Umfang des Rundtisches angeordnet. Die Anzahl der Arbeitsstationen, die am Umfang des Rundtisches Platz finden, ist begrenzt und der Platzbedarf des bekannten Montagesystems insgesamt groß. Nachteilig ist ferner, daß zwischen den Arbeitsstationen äquidistante Abstände eingehalten werden müssen und die Zeit für die Bewegung der Werkstücke von einer Arbeitsstation zur nächsten für alle Arbeitsstationen gleich groß ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Montagesystem des eingangs beschriebenen Aufbaus anzugeben, welches sich durch einen kompakten Aufbau auszeichnet und in bezug auf die Zahl der Arbeitsstationen flexibel sowie auch erweiterbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Transfervorrichtung aus mehreren linearen Vorschub einrichtungen besteht, die jeweils einen zwischen einer Anfangs- und Endposition verfahrbaren Schlitten sowie Koppelelemente für den lösbaren Anschluß der Werkstück träger an die Schlitten aufweisen und sich jeweils nur von einer Station zur nächstfolgenden Arbeitsstation erstrecken, wobei
die Fahrbahnen der Vorschubeinrichtungen sich so überlappen, daß die Endpositionen in den Vorschub einrichtungen und die Anfangspositionen der jeweils folgenden Vorschubeinrichtungen in Transportrichtung gesehen zusammenfallen,
die an jeweils einen Schlitten angekoppelten Werkstückträger im Arbeitsbereich der an die Zug/Druck-Betätigungselemente angeschlossenen Montage werkzeuge positioniert sind, wenn der Schlitten in der Anfangs- oder Endposition steht, und
die Werkstückträger in einem an den von der zentralen Antriebseinrichtung vorgegebenen Bewegungsablauf angepaßten Takt von den in den Endpositionen verharrenden Schlitten abkoppelbar und an die in den Anfangspositionen verharrenden Schlitten ankoppelbar sind.

Das Montagesystem, das einen zentralen Antrieb aller Montagewerkzeuge in den Arbeitsstationen mit einer mechanischen Kraftübertragung durch Zug/Druck-Betätigungs elemente aufweist, zeichnet sich durch hohe Bewegungs präzision und hohe Zuverlässigkeit aus. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine weitere Funktionsverbesserung ohne Beeinträchtigung der Präzision, mit der die Montagebewegungen in den Arbeitsstationen ausgeführt werden, erreichbar ist, wenn der zentrale Antrieb für die Arbeitsstationen mit einem Transfersystem kombiniert wird, welches erfindungsgemäß aus mehreren linearen Vorschubeinrichtungen besteht und in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist. Die Abstände zwischen den Arbeitsstationen sind variabel festlegbar. Das Montagesystem kann durch Arbeitsstationen erweitert werden, indem auf die Steuerwelle des Zentralantriebes weitere Steuerscheiben aufgesetzt sowie eine entsprechende Zahl von Zug/Druck-Betätigungselementen ergänzt werden und indem weitere Vorschubelemente des modular aufgebauten Transfersystems hinzugefügt werden.

Es versteht sich, daß zu dem Transfersystem eine Steuerungseinrichtung gehört, welche die Fahrbewegungen der Schlitten steuert und die Koppelelemente betätigt, wobei die Steuersignale ableitbar sind von der Drehbewegung der Steuerwelle. 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 Arbeitsbereich der Arbeitsstationen fixiert, so daß die Montagearbeiten ausgeführt werden können. Währenddessen werden die Schlitten aus den Endpositionen in die Anfangspositionen zurückbewegt und die Werkstückträger in den Anfangspositionen 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 Arbeitsstation zur nächsten und einer Werkstückhaltezeit t_H für die Manipulation des Werkstücks in der Arbeitsstation zusammensetzt

T = t_Z + t_H.

Bei einer vorgegebenen, konstanten Taktzeit T kann die Aufteilung in die Anteile t_Z und t_H von Arbeitsstation zu Arbeitsstation unterschiedlich sein. Bei kurzen Montagevorgängen in einer Arbeitsstation 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 Montagevorgänge ausgeführt werden, werden die Schlitten in die jeweiligen Anfangspositionen der Vorschubeinrichtungen zurückbewegt. Da die Schlitten leer in ihre Ausgangspositionen fahren, kann die Rückfahrt regelmäßig schneller ausgeführt werden als die Hinfahrt mit aufliegenden Werkstückträgern.

Für die weitere Ausgestaltung der im Rahmen des erfindungsgemäßen Montagesystems eingesetzten Transfer vorrichtung bestehen verschiedene Möglichkeiten. Gemäß einer ersten Ausführung weisen die Schlitten Ausleger auf, die den Abstand zwischen dem Arbeitsbereich der Arbeitsstationen 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 Arbeitsstationen 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 Arbeitsstation 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.

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 jeweils als beweglicher Teil ausgeführt und bildet den Schlitten.

Gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung weisen die Vorschubeinrichtungen einen Riementrieb mit Schrittmotor auf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch

Fig. 1 eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Montage systems, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte Montagesystem,

Fig. 3 eine Frontansicht einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Montagesystems, teilweise ebenfalls im Schnitt,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 3.

Zum grundsätzlichen Aufbau des in den Figuren dargestellten Montagesystems gehören eine Mehrzahl von Arbeitsstationen 1, eine zentrale Antriebseinrichtung 2 für die Betätigung von Montagewerkzeugen in den Arbeitsstationen 1 und eine Transfervorrichtung 3 für eine taktweise Bewegung und Positionierung von Werkstückträgern 4 mit aufliegenden Werkstücken. Die Antriebseinrichtung 2 weist eine kontinuierlich angetriebene Steuerwelle 5 mit aufgesetzten, den einzelnen Arbeitsstationen 1 zugeordneten Kurvenscheiben 6 sowie bogenförmig geführte Zug/Druck-Be tätigungselemente 7 auf, die von den Kurvenscheiben 6 betätigt werden und an die Montagewerkzeuge 8 angeschlossen sind. Zug/Druck-Betätigungselemente sind bekannt (Firmendruckschrift "Flexball-Fernbetätigung" der VOFA-WERK Xavier Vorbrüggen GmbH & Co. KG, Düsseldorf, August 1987).

Es handelt sich um "flexible" Kabel, die im Gegensatz zu Bowdenzügen nicht nur Zugkräfte, sondern Zug- und Druckkräfte mit großen Stellwegen übertragen. Die Drehzahl der Steuerwelle 5 ist regelbar und auf unterschiedliche Solldrehzahlen einstellbar. Die Kurvenscheiben 6 sind auf der Steuerwelle 5 mit unterschiedlichem Einstellwinkel festsetzbar. In dem Merkmal, daß die Kurvenscheiben auf der Steuerwelle 5 mit unterschiedlichem Einstellwinkel fest setzbar sind, wird verstanden, daß ein Punkt auf der Steuerwelle 5 und ein Punkt auf einer darauf aufgesetzten Kurvenscheibe 6 einander zugeordnet sind, wobei durch eine Verstellung der Kurvenscheibe 6 ein Winkel zwischen diesen beiden Bezugspunkten sich ausbildet, der als Einstellwinkel bezeichnet wird.

Insbesondere der in den Fig. 2 und 4 dargestellten Draufsicht entnimmt man, daß die Transfervorrichtung 3 aus mehreren linearen Vorschubeinrichtungen 9 besteht, die jeweils einen zwischen einer Anfangsposition I und einer Endposition II verfahrbaren Schlitten 10 sowie Koppelelemente für den lösbaren Anschluß der Werkstückträger 4 an die Schlitten 10 aufweisen und sich jeweils nur von einer Arbeitsstation 1 zur nächstfolgenden Arbeitsstation erstrecken. Die Fahrbahnen der Vorschub einrichtungen 9 überlappen sich so, daß die Endpositionen II der Vorschubeinrichtungen 9 und die Anfangspositionen I der jeweils folgenden Vorschubeinrichtungen 9 in Transport richtung gesehen zusammenfallen. Den Figuren entnimmt man auch, daß die an jeweils einen Schlitten 10 angekoppelten Werkstückträger 4 im Arbeitsbereich der an die Zug/Druck-Betätigungselemente angeschlossenen Montagewerk zeuge 8 positioniert sind, wenn der Schlitten 10 in der Anfangs- oder Endposition I, II steht. Die Werkstückträger 4 sind in einem an den von der zentralen Antriebseinrichtung 2 vorgegebenen Bewegungsablauf angepaßten Takt von den in den Endpositionen II verharrenden Schlitten 10 abkoppelbar und an die in den Anfangspositionen I verharrenden Schlitten 10 ankoppelbar. Am Anfang der Transfervorrichtung 3 ist eine Werk stückaufgabestation, am Ende der Transfervorrichtung 3 eine Werkstückentnahmestation 12 vorgesehen.

Alle Schlitten 10 führen annähernd synchrone Bewegungen durch, d. h., alle Schlitten 10 bewegen sich gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig von den Anfangspositionen I zu den Endpositionen II der Vorschubeinrichtungen 9 und wieder zurück. Zur Vermeidung von Kollisionen darf sich nur jeweils ein Schlitten 10 in einer gemeinsamen Position I/II zweier benachbarter Vorschubeinrichtungen 9 finden.

Am Anfang der Transfervorrichtung 3 werden die Werkstückträger 4 in der Werkstückaufgabestation 11 von einem konventionellen Transfersystem auf den in der Anfangsposition I der ersten Vorschubeinrichtung 9 verharrenden Schlitten 10 aufgesetzt und form- und/oder kraftschlüssig an den Schlitten 10 angekoppelt. Der Schlitten fährt in seine Endposition II. In dieser Position, die im Arbeitsbereich der Arbeitsstationen 1 liegt, fixiert die Arbeitsstation den Werkstückträger 4. Anschließend oder zeitgleich wird die Kopplung zwischen Schlitten 10 und Werkstückträger 4 gelöst. Nach der Entkopplung fährt der leere Schlitten 10 in seine Anfangsposition I zurück und holt den nächsten Werkstückträger 4. Während der Kopplung oder während der Rückfahrt des Schlittens 10 beginnt die Bearbeitung des Werkstückes, die spätestens zum Zeitpunkt des Eintreffens des leeren Schlittens 10 der folgenden Vorschubeinrichtung 9 beendet wird. Der Werkstückträger 4 wird an den in der Anfangsposition I verharrenden Schlitten 10 der nächstfolgenden Vorschubeinrichtung 9 angekoppelt.

In der beschriebenen Weise werden die Werkstückträger 4 mit aufliegenden Werkstücken von einer Arbeitsstation 1 zur nächsten weiterbewegt. Der am Ende der Transportstrecke ankommende Werkstückträger 4 wird von der letzten Arbeitsstation zur Werkstückentnahmestation 12 bewegt und dort an ein konventionelles Transfersystem zum Weitertransport übergeben.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführung weisen die Schlitten 10 Ausleger 13 auf, die den Abstand zwischen dem Arbeitsbereich der Arbeitsstationen 1 und einer den Schlitten 10 führenden Bahn überbrücken.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Vorschubeinrichtungen 9 wechselweise links und rechts neben einer Schiene 14 angeordnet, die sich von der Werkstückaufgabestation 11 an den Arbeitsstationen 1 entlang bis zu der Werkstückentnahmestation 12 erstreckt. Die Werkstückträger 4 sind auf der Schiene 14 geführt. Die Schiene 14 ist als Bearbeitungswiderlager ausgebildet, so daß die Werkstückträger 4 während der Werkstückbearbeitung auf der Schiene 14 aufliegen.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführung der Erfindung sind die Vorschubeinrichtungen 9 als elektrische Linearantriebe bestehend aus einem Primärteil mit einer stromdurchflossenen Spulenanordnung und einem Sekundärteil 15 ausgebildet, wobei der Primärteil ein elektro magnetisches Wanderfeld erzeugt und der Sekundärteil 15 als Permanentmagnetleiste ausgeführt ist. Der Linearmotor ist als Synchronmotor ausgeführt. Vorzugsweise ist der Primärteil als beweglicher Teil ausgeführt und Bestandteil des Schlittens 10.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß die Vorschubeinrichtungen 9 einen Riementrieb mit Schrittmotor aufweisen.

Claims

1. Montagesystem mit
einer Mehrzahl von Arbeitsstationen (1),
einer zentralen Antriebseinrichtung (2) für die Betätigung von Montagewerkzeugen in den Arbeitsstationen (1) und
einer Transfervorrichtung (3) für eine taktweise Bewegung und Positionierung von Werkstückträgern (4) mit aufliegenden Werkstücken,
wobei die Antriebseinrichtung (2) eine kontinuierlich angetriebene Steuerwelle (5) mit aufgesetzten, den einzelnen Arbeitsstationen (1) zugeordneten Kurvenscheiben (6) sowie bogenförmig geführte Zug/Druck-Betätigungs elemente (7) aufweist, die von den Kurvenscheiben (6) betätigt werden und an die Montagewerkzeuge (8) angeschlossen sind, dadurch gekenn zeichnet, daß die Transfervorrichtung (3) aus mehreren linearen Vorschubeinrichtungen (9) besteht, die jeweils einen zwischen einer Anfangsposition (I) und einer Endposition (II) verfahrbaren Schlitten (10) sowie Koppelelemente für den lösbaren Anschluß der Werkstückträger (4) an die Schlitten (10) aufweisen und sich jeweils nur von einer Arbeitstation (1) zur nächstfolgenden Arbeitsstation erstrecken, wobei
die Fahrbahnen der Vorschubeinrichtungen (9) sich so überlappen, daß die Endpositionen (II) in den Vorschubeinrichtungen (9) und die Anfangspositionen (I) der jeweils folgenden Vorschubeinrichtungen (9) in Transportrichtung gesehen zusammenfallen,
die an jeweils einen der Schlitten (10) angekoppelten Werkstückträger (4) im Arbeitsbereich der an die Zug/Druck-Betätigungselemente (7) angeschlossenen Montagewerkzeuge (8) positioniert sind, wenn der Schlitten (10) in der Anfangs- oder Endposition (I, II) steht, und
die Werkstückträger (4) in einem an den von der zentralen Antriebseinrichtung (2) vorgegebenen Bewegungsablauf angepaßten Takt von den in den Endpositionen (II) verharrenden Schlitten abkoppelbar und an die in den Anfangspositionen (I) verharrenden Schlitten (10) ankoppelbar sind.

2. Montagesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten (10) Ausleger (13) aufweisen, die den Abstand zwischen dem Arbeitsbereich der Arbeitsstationen (1) und eine den Schlitten (10) führenden Bahn überbrücken.

3. Montagesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtungen (9) wechselweise links und rechts neben einer Schiene (14) angeordnet sind, die sich von einer Werkstückaufgabestation (11) an den Arbeitsstationen (1) entlang bis zu einer Werkstück entnahmestation (12) erstreckt, und daß die Werkstückträger (4) auf der Schiene (14) geführt sind.

4. Montagesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene (14) als Bearbeitungswiderlager ausgebildet ist und die Werkstückträger (4) während den Werkstückbearbeitungen auf der Schiene (14) aufliegen.

5. Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtungen (9) als elektrische Linearantriebe bestehend aus einem Primärteil mit einer stromdurchflossenen Spulenanordnung und einem Sekundärteil (15) ausgebildet sind, wobei der Primärteil ein elektromagnetisches Wanderfeld erzeugt und wobei der Sekundärteil (15) eine metallische Induktionsplatte oder einen Permanentmagneten aufweist.

6. Montagesystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Primärteil als beweglicher Teil ausgeführt ist und den Schlitten (10) bildet.

7. Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtungen (9) einen Riementrieb mit Schrittmotor aufweisen.