Die Erfindung betrifft eine Fertigungs- und/oder Montagevorrichtung zum Fertigen
und/oder Montieren eines Werkstücks, mit einem Vorrichtungsgestell mit einer
Bewegungseinrichtung, an der mehrere Werkstückträger angeordnet sind, die
bzgl. am Vorrichtungsgestell feststehend angeordneten Arbeitsmodulen und Zu
bringeinrichtungen getaktet bewegbar sind.
Aus der nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 197 49 633 ist eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher es zur Ermögli
chung eines einfachen und schnellen Umrüstens der Anlage zur Herstellung eines
andersartigen Werkstücks möglich ist, die Arbeitsmodule und/oder die Zubringe
inrichtungen auszutauschen, was mittels einer einfach ausgestalteten Wechselbe
festigungseinrichtung erfolgt. Als Arbeitsmodule können beispielsweise Greifer
oder Zangen zum Einsatz kommen, auch Schraubeinrichtungen sowie Präge- oder
Druckeinrichtungen sind verwendbar. Bei den Zubringeinrichtungen kann es
sich beispielsweise um Bauteilfördereinrichtungen handeln, aber auch Stapelein
heiten oder ein Stanzband mit entsprechender Stanzeinrichtungen, um aus einem
Bauteilband die erforderlichen Komponenten herauszustanzen, welche anschlie
ßend mit dem Arbeitsmodul zu verarbeiten sind, sind einsetzbar. Die Vorrichtung
selbst kann als Rundtakt- oder als Lineartaktvorrichtung ausgebildet sein. Die
Austauschbarkeit der Arbeitsmodule bzw. der Zubringeinrichtungen bedingt ein
Lösen und Neuanschließen etwaiger Versorgungsleitungen. Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, bei der ein möglichst einfaches Lö
sen und Neuanschließen dieser Versorgungsleitungen möglich ist.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Arbeitsmodule und/oder die Zubringein
richtungen lösbar befestigt sind, und daß jedem Arbeitsmodul und/oder jeder Zu
bringeinrichtung wenigstens eine lösbare Steckverbindung umfassend einen mit
dem Arbeitsmodul bzw. der Zubringeinrichtung bewegbaren Stecker und einen am
Vorrichtungsgestell fest angebrachten Gegenstecker zugeordnet ist, über die zum
Betrieb des Arbeitsmoduls bzw. der Zubringeinrichtung erforderliche elektrische
und/oder pneumatische Versorgungs- und/oder Betriebsmittel führbar sind.
Erfindungsgemäß ist eine Steckvorrichtung vorgesehen, welche das einfache Lö
sen bzw. Neuanschließen der relevanten Versorgungs- bzw. Betriebsmittelleitun
gen ermöglicht. Zum Lösen wird die oder werden die relevanten Steckverbindun
gen einfach gelöst, umgekehrt beim Neuanschließen einfach zusammengefügt,
womit die Leitungen gekoppelt sind. Bei diesen Leitungen kann es sich beispiels
weise um die pneumatischen Versorgungsleitungen handeln, über welche also die
zum Betrieb der jeweiligen Komponente erforderlichen Druckluft zugeführt wird.
Am Gegenstecker sind hierzu entsprechende Verschlußmittel vorgesehen, die ein
dichtes Verschließen der Druckleitung im entsteckten Zustand ermöglichen, und
die problemlos beim Zusammenstecken geöffnet werden können. Zusätzlich oder
alternativ können hierüber auch die elektrischen Leitungsverbindungen einfachst
gesteckt werden, über welche beispielsweise entsprechende Steuersignale an die
jeweilige Komponente beispielsweise zum Ansteuern entsprechender Ventilein
richtungen geführt werden können, aber auch beispielsweise Spannungsversor
gungen zum Betrieb etwaiger Betriebs- oder Regelgeräte, beispielsweise von Vi
bratoren für Bauteilzubringeinrichtungen. Die jeweiligen in ihrer Art unterschiedli
chen Betriebsmittel können jeweils über separate Steckverbindungen gesteckt
werden, zweckmäßigerweise handelt es sich jedoch um einen kombinierten Stec
ker, das heißt, es ist nur ein Stecker zum Verbinden sowohl der elektrischen als
auch der pneumatischen Leitungen erforderlich.
Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn der Stecker am Arbeits
modul bzw. der Zubringeinrichtung fest angebracht ist, so daß die Verbindung mit
dem Gegenstecker automatisch beim Einsetzen des Arbeitsmoduls bzw. der Zu
bringeinrichtung erfolgt. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung ist kein zusätzli
cher manueller Arbeitsschritt nötig, um die Steckverbindung zu schließen, viel
mehr wird diese automatisch beim Einsetzen der jeweiligen Komponente ge
schlossen. Die Arbeitsmodule bzw. die Zubringeinrichtungen sind zweckmäßiger
weise mittels einer Wechselbefestigungseinrichtung in Form einer Steck-Rast-Ver
bindung befestigbar, welche derart ausgestaltet ist, daß das jeweilige Teil le
diglich in die entsprechende, am Vorrichtungsgestell vorgesehene Halterung ein
geschoben werden muß, was mittels einer im wesentlichen horizontalen Schiebe
bewegung erfolgt. Ist die Endstellung erreicht, greift ein Rastmechanismus ein.
Vor dem Erreichen der Endstellung werden in diesem Fall dann bereits die Stec
ker zusammengeführt und sind vollständig miteinander verbunden, wenn die
Raststellung erreicht ist. Alternativ hierzu ist es natürlich auch möglich, einen ma
nuell zu handhabenden Stecker an der jeweiligen Komponente vorzusehen, der
dann in den festen Gegenstecker am Vorrichtungsgestell von Hand einzustecken
ist. Diese Ausgestaltung ist dann zweckmäßig, wenn eine automatische Verbin
dung im Sinne der vorbeschriebenen Art zu aufwendig wäre.
Zur Übertragung der elektrischen Versorgungs- bzw. Betriebsmittel in Form elek
trischer Steuersignale kann erfindungsgemäß für die Arbeitsmodule und/oder die
Zubringeinrichtungen jeweils ein separater Feldbus vorgesehen sein, welcher als
Zwei-Draht-Leitung, vornehmlich aus Kupfer, oder als Lichtwellenleiter ausgebildet
sein kann, und über welchen von einer zentralen Steuerung gegebene Steuersi
gnale über die Steckverbindung an die Arbeitsmodule bzw. Zubringeinrichtungen
gebbar sind. Die Arbeitsmodule bzw. Zubringeinrichtungen werden einfachst an
den Feldbus gelegt, so daß mit Ankoppeln die Kommunikation erfolgen kann. Da
bei kann jeweils mehreren, insbesondere vier Arbeitsmodulen und/oder Zubringe
inrichtungen ein gemeinsamer, am Vorrichtungsgestell vorgesehener Buskoppler
zugeordnet sein, welcher die jeweilige Komponente an die Feldbus koppelt und
über den die Signale laufen. Alternativ hierzu kann jedes Arbeitsmodul und/oder
jede Zubringeinrichtung einen eigenen, an dieser angeordneten Buskoppler auf
weisen.
Bedingt durch die Austauschbarkeit ist es nun möglich, an einem Arbeitsplatz
nachfolgend beispielsweise zwei Zubringeinrichtungen unterschiedlichen Typs zu
betreiben, die unterschiedlich zu steuern sind. Um nun zu erkennen, welche Zu
bringeinrichtung angekoppelt ist, können erfindungsgemäß Mittel zum Anzeigen
und/oder Erkennen der Identität eines eingesetzten Arbeitsmoduls bzw. einer ein
gesetzten Zubringeinrichtung vorgesehen sein, wobei diese im Rahmen einer er
sten Ausgestaltung elektronische Identifikationsmittel umfassen können, deren
Identifikationssignal über den Feldbus an eine Steuerung gebbar ist. Dabei kön
nen die Identifikationsmittels jeder Zubringeinrichtung im Buskoppler in Form ei
nes remanent hinterlegten, vorzugsweise 16 Bit breiten Codes ausgebildet sein.
Das Identifikationssignal wird zweckmäßigerweise unmittelbar mit dem Anstecken
an den Arbeitsplatz übertragen, kann natürlich auch seitens der Steuerung, bei
der sich zweckmäßigweise um eine speicherprogrammierbare Steuerung handelt,
abgefragt werden.
Im Hinblick auf die Steuerung ist die Kenntnis, ob ein Arbeitsplatz mit einem Ar
beitsmodul oder einer Zubringeinrichtung besetzt ist, wichtig, wozu erfindungsge
mäß Mittel zum Anzeigen bzw. Erkennen des Vorhandenseins eines eingesetzten
Arbeitsmoduls bzw. einer eingesetzten Zubringeinrichtung vorgesehen sein kön
nen, wobei der Betrieb der Vorrichtung in Abhängigkeit dieses Ermittlungsergeb
nisses erfolgt, das heißt, es werden dann auch nur solche Arbeitsplätze ange
steuert, die tatsächlich mit einer der genannten Komponenten besetzt sind. Dabei
können die Mittel als elektronische Mittel ausgebildet sein, derart, daß bei einge
setztem Arbeitsmodul bzw. eingesetzter Zubringeinrichtung ein elektrisches Signal
über den Feldbus an die Steuerung gegeben wird, so daß diese sofort eine
Rückmeldung über den Belegungszustand erhält. Hierzu können die Mittel eine im
Gegenstecker liegende Spannungsversorgungsleitung umfassen, insbesondere in
Form einer 24 V-Leitung, die gleichzeitig zur Versorgung des Buskopplers dient,
wobei deren Signal bei eingesetztem Arbeitsmodul bzw. Zubringeinrichtung auf
einen Eingang eines jeweiligen Buskopplers gegeben und so an die speicherpro
grammierbare Steuerung geführt wird.
Weiterhin können erfindungsgemäß Mittel zum Anzeigen bzw. Erkennen des Or
tes, an dem ein Arbeitsmodul oder eine Zubringeinrichtung eingesetzt ist, vorge
sehen sein. Diese Mittel lassen also eine Positionserkennung zu, was wichtig für
die unmittelbare Ansteuerung ist. Diese Mittel können erfindungsgemäß eine im
Gegenstecker liegende Spannungsversorgungsleitung, insbesondere eine 24 V-Lei
tung umfassen, deren Signal über eine oder mehrere ortsindividuelle Brücken
an einen oder mehrere Gegensteckerkontakte gelegt ist, wobei dieses Signal bei
eingesetztem Arbeitsmodul oder Zubringeinrichtung an entsprechende Eingänge
des Buskopplers gegeben wird. Ist bereits eine Erkennung des Vorhandenseins
unter Verwendung dieser Spannungsversorgungsleitung vorgesehen, können die
weiteren für die Ortserkennung erforderlichen Signalleitungen von dieser einfach
abgezweigt und an entsprechende Steckerpins gegeben werden, wobei die Ort
scodierung über die individuelle Ausgestaltung der Brücken realisiert ist. Über die
digitalen Buskopplereingänge, von denen vier oder fünf zur Codierung der 16
bzw. 32 möglichen Arbeitsplätze erforderlich sind, und an denen die jeweiligen
Signale in digitaler Form an liegen, gelangen die Ortscodierungssignale an die
Steuerung.
Neben den Arbeitsmodulen bzw. den Zubringeinheiten können erfindungsgemäß
auch die Werkstückträger und/oder an den Arbeitsmodulen befindliche Arbeitsein
heiten und/oder an den Zubringeinrichtungen befindliche Zubringeinheiten lösbar
austauschbar sein, insbesondere mittels einer Wechselbefestigung in Form einer
Steck-Rast-Verbindung, wobei auch diesen Komponenten entsprechende Mittel
zum Erkennen der Identifikation, des Vorhandenseins und/oder des Ortes eines
eingesetzten Werkstückträgers bzw. Arbeitseinheit bzw. Zubringeinheit zugeord
net sein können.
Alternativ zu den vorbeschriebenen Ausführungsmöglichkeiten der Mittel zum An
zeigen bzw. Erkennen der Identität, des Vorhandenseins oder des Ortes können
diese Mittel auch als an dem Arbeitsmodul, der Zubringeinrichtung, dem Werk
stückträger, der Arbeitseinheit, der Zubringeinheit und/oder dem jeweiligen Ort am
Vorrichtungsgestell angeordnete lesbare Mittel, insbesondere in Form eines Bar
codes oder eines Transponders, ausgestaltet sein, die ferner wenigstens ein ma
nuelles Lesegerät zum Auslesen ihrer Information umfassen, beispielsweise in
Form eines Lesegriffels oder dgl. Zum Einsatz kann also jeder remanente Daten
speicher kommen, der in irgendeiner Weise die entsprechende Information bergen
kann, und der entsprechend ein lesbar ist.
Wie bereits beschrieben ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein problem
loses und schnelles Umrüsten möglich. Um der mechanischen Umrüstung auch
seitens der Steuerung zu folgen, kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein,
daß nach Ermitteln der Identifikation, des Vorhandenseins und/oder des Ortes
eines eingesetzten Arbeitsmoduls, einer Zubringeinrichtung, eines Werkstückträ
gers, einer Arbeitseinheit und/oder einer Zubringeinheit automatisch das spezifi
sche Steuerungsprogramm seitens der Steuerung abarbeitbar ist. Das heißt, das
relevante Steuerungsprogramm wird automatisch eingeladen, der Benutzer muß
hier nicht weiter tätig werden. Die speicherprogrammierbaren Funktionen werden
zweckmäßigerweise durch eine Soft-PLC oder Hard-PLC ausgeführt. Die Steue
rung bzw. das PLC-System ist dabei im Stande, die nach dem Umrüsten nicht
mehr benötigten Steuerungsprogramme einzelner Komponenten dynamisch aus
der speicherprogrammierbaren Steuerung zu entfernen bzw. die tatsächlich benö
tigten einzuladen.
Dabei hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn erfindungsgemäß
das oder die auszutauschenden Arbeitsmodule, Zubringeinrichtungen, Werkstück
träger, Arbeitseinheiten und/oder Zubringeinheiten benutzerseitig vorbestimmbar
sind, wobei die Steuerung für einen Soll-lst-Vergleich basierend auf diesen und
auf den mit den entsprechenden Mitteln zum Erkennen der Identifikation, des
Vorhandenseins und/oder des Ortes erhaltenen Informationen ausgebildet ist,
wobei der weitere Betrieb in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses erfolgt. Die
se aus Sicherheitsaspekten zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß die neue
Anlagenkonfiguration unter Festlegung der jeweiligen Komponenten und deren
Einbauorte zunächst vom Benutzer vorzunehmen ist, wozu diesem am Bedie
nungsbildschirm ein entsprechendes Menü oder dgl. zu Verfügung gestellt wird.
Hierdurch wird also eine Soll-Vorgabe erstellt. Ist die Anlage nun komplett umge
rüstet, wird seitens der Steuerung ein Vergleich mit den Ist-Daten der Komponen
ten vorgenommen, um eine korrekte Umrüstung zu ermitteln. Wird eine Überein
stimmung erkannt, kann der Betrieb beginnen, im anderen Fall kann beispielswei
se eine Fehlermeldung oder dgl. ausgegeben werden, ein Betrieb wird nicht statt
finden.
Desweiteren kann erfindungsgemäß ein Schutzkreis zum Erfassen der Belegung
eines insbesondere mit einer Zubringeinrichtung belegbaren Arbeitsplatzes vorge
sehen sein, wobei der Betrieb in Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses erfolgt,
und wobei für jeden Arbeitsplatz am Vorrichtungsgestell ein Gegenstecker und an
jeder Zubringeinrichtung oder an einem funktionslosen, am Arbeitsplatz bei Nicht
belegung anbringbaren Einsatzteil ein Stecker angebracht ist. Ein solcher Schutz
kreis ist aufgrund von Sicherheitsvorschriften zwingend erforderlich, er dient zum
Erfassen einer etwaigen Nichtbelegung eines Arbeitsplatzes, ein Betrieb darf in
einem solchen Fall nicht stattfinden. Zu diesem Zweck sind sogenannte
"Leerstationen" vorgesehen, bei denen es sich um am Arbeitsplatz anbringbare,
funktionslose Einsatzteile handelt, die zum Schließen des Schutzkreises dort an
zubringen sind, um etwaige Verletzungen infolge des ansonsten "offenen Ar
beitsplatzes" zu vermeiden. Diese Leerstationen sind aber auch bei Ausgestaltung
des Feldbuses in Form eines Lichtwellenleiters von Vorteil, da an den arbeits
platzseitigen Kopplungsstellen zu diesem Lichtwellenleiter eine relativ hohe Si
gnaldämpfung auftritt, wenn der jeweilige Gegenstecker unbelegt ist. Das Einset
zen der Leerstation insbesondere an dem für eine Zubringeinrichtung vorgesehe
nen Arbeitsplatz unterbindet einerseits diese Dämpfung, zum anderen ist in der
Regel im Buskoppler, den auch das funktionslose Einsatzteil aufweist, ein Signal
verstärkerelement vorgesehen, welches das busseitige Signal nochmals verstärkt
so daß irgendwelche Dämpfungen ausgeschlossen sind.
Die Steckverbindung selbst ist zweckmäßigerweise als kombinierte Steckverbin
dung für die elektrischen und pneumatischen Versorgungs- und/oder Betriebsmit
tel ausgebildet. Vorteilhaft ist auch eine schwimmende Lagerung des an der je
weiligen Komponente vorgesehenen Steckers, ggf. des kombinierten Steckers,
um etwaige Toleranzen ausgleichen zu können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem
im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 in Form einer Sprengzeich
nung,
Fig. 3 eine Prinzipskizze zur Darstellung des Feldbuses
Fig. 4 eine Prinzipskizze zur Darstellung der Steckerschnittstelle betreffend
die Anbindung eines Arbeitsmoduls,
Fig. 5 eine Prinzipskizze zur Darstellung der Steckerschnittstelle betreffend
die Anbindung einer Zubringeinrichtung,
Fig. 6 verschiedene Beispiele für die Ortscodierung durch Brückenbildung,
Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel einer Steckerverbindung zur Ankopplung
eines Arbeitsmoduls, und
Fig. 8 eine Ausführungsform eines Steckers zur Ankopplung einer Zu
bringeinrichtung.
Fig. 1 zeigt in Form einer Teilansicht eine erfindungsgemäße Fertigungs- und/oder
Montagevorrichtung. Diese besteht aus einem eine standardisierte Grundeinheit
bildenden Vorrichtungsgestells 2, an dem integriert ein eine Bewegungseinrich
tung 3 bildender Drehteller angeordnet ist. An diesem Drehteller, welcher über
einen nicht gezeigten, im unteren Teil des Vorrichtungsgestells 2 angeordneten
motorischen Antrieb z. B. in Form eines Kurvenscheibenantriebs rotierend an
treibbar ist, sind randseitig mehrere Werkstückträger 4 angeordnet. An bezie
hungsweise in diesen Werkstückträgern 4 erfolgt die Fertigung/Montage des je
weiligen Werkstücks. Um dies zu ermöglichen sind an einer am Vorrichtungsge
stell 2 vorgesehenen Befestigungsaufnahme 5 feststehend mehrere Zubringein
richtungen 6 bestehend aus einem Unterbauteil 7 sowie einer Zubringeinheit 8
vorgesehen. Mit einer derartigen Zubringeinrichtung ist es möglich, am Werkstück
träger 4 zu verbauende Bauteile in die entsprechende, für eine Weiterbearbeitung
erforderliche Position zu bringen. Bei diesen Zubringeinrichtungen kann es sich
beispielsweise um eine Fördereinrichtung wie im gezeigten Ausführungsbeispiel
handeln, gleichermaßen kann sie auch als Stapeleinheit oder als Stanzeinrichtung
zum Ausstanzen der Bauteile aus einem Stanzband ausgebildet sein wie auch
z. B. als Schweißeinrichtung oder dgl. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die
Zubringeinrichtung 6 mittels einer lösbaren Antriebsverbindung 9 mit einer An
triebskupplung 10 in Form eines Winkelgetriebes 11, welches in Antriebsverbin
dung mit dem nicht gezeigten Antrieb steht, gekuppelt. Auf diese Weise wird die
Zubringeinheit 8, die im gezeigten Beispiel die Gegenstände aus einer Vielzahl
derselben aufnehmenden Aufnahme an die Abnahmeposition heranfördert, an
getrieben.
An einem am Vorrichtungsgestell 2 angeordneten, oberhalb des Drehtellers be
findlichen Aufbauteller 12 ist ein Arbeitsmodul 13 vorgesehen, an dem eine Ar
beitseinheit 14, im gezeigten Beispiel ein Greifer, angeordnet ist. Mittels dieses
bewegbaren Greifers (vgl. die beiden Doppelpfeile) ist es möglich, im Bereich der
Abnahmposition an der Zubringeinheit 8 den angeförderten Gegenstand aufzu
nehmen, an den Werkstückträger 4 zu fördern und dort zu verbauen. Anstelle die
ses ein Bauteilhandling zulassenden Arbeitsmoduls 13 kann das Arbeitsmodul
auch als Schraubeinrichtung ausgebildet sein, welcher dann natürlich nicht unbe
dingt eine Zubringeinrichtung 6 zugeordnet sein muß. Auch eine Ausbildung aus
Druck- oder Prägeeinrichtung ist möglich. Hier sind keinerlei Grenzen gesetzt. Das
Arbeitsmodul 13 ist, wie beschrieben, bodenseitig am Aufbauteller 12 angeordnet.
Mittels eines Trägers 15 ist das Arbeitsmodul 13 des weiteren an einem gestell
seitig vorgesehenen Deckel 16 befestigt, was zu einer stabilen Anordnung führt.
Die Bewegung des Arbeitsmoduls 13 mitsamt der Arbeitseinheit 14 in x- und
y-Richtung erfolgt mittels einer Antriebseinrichtung 17. Diese besteht im gezeigten
Beispiel aus einer Hubstange 18, welche mit dem nicht gezeigten motorischen
Antrieb gekoppelt ist und die in vertikaler Richtung bewegt werden kann. An der
Hubstange 18 sind im gezeigten Beispiel zwei Kupplungsaufnahmen 19 in Form
von Hubtellern angeordnet, welche vertikal bewegbar sind. In diesen Kupplungs
aufnahmen sind über Hebel 20 an dem Arbeitsmodul 13 angeordnete Kupplung
selemente 21 bewegbar und lösbar aufgenommen. Bewegt sich nun die Hubstan
ge 18 samt Kupplungsaufnahme 19 vertikal, so führt dies infolge der entspre
chenden Hebelanordnung an dem Arbeitsmodul 13 dazu, daß dieses vertikal und
horizontal bewegt wird, damit also auch die Arbeitseinheit 14. Die eigentliche Ar
beitssteuerung der Arbeitseinheit 14 (wie auch gegebenenfalls bei entsprechen
der Ausgestaltung der Zubringeinrichtung 8) erfolgt über ein nicht gezeigtes
pneumatisches System, welches also beispielsweise zum Öffnen und Schließen
des Greifers oder dergleichen dient.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Werkstückträger 4, die Zubringeinrichtung 6 und das
Arbeitsmodul 13 über Wechselbefestigungseinrichtungen 22, die nachfolgend
noch näher beschrieben werden, lösbar am Vorrichtungsgestell 2 beziehungswei
se an der Bewegungseinrichtung 3 angeordnet. Dies ermöglicht es, diese Kompo
nenten mühelos durch einfaches Lösen dieser Wechselbefestigungseinrichtung
22, die als selbsthemmende Steck-Rast-Verbindung ausgebildet ist, vom Vorrich
tungsgestell 2 zu trennen und an einer beliebigen, entsprechenden Befestigungs
einrichtung wieder anzuordnen. Infolge des soweit standardisierten Aufbaus hin
sichtlich der Befestigung der jeweiligen Komponenten am ebenfalls eine standar
disierte Grundeinheit bildenden Vorrichtungsgestell ist es insoweit auch möglich,
ein beliebiges anderes Arbeitsmodul beziehungsweise eine andere Zubringein
richtung oder einen anderen Werkstückträger im Rahmen der Umrüstung der Vor
richtung zur Fertigung/Montage eines anders ausgebildeten Werkstücks anzu
bringen, wozu die jeweilige Komponente lediglich mittels der nachfolgend noch
beschriebenen Wechelbefestigungseinrichtung anzubringen ist. Wie Fig. 2, in der
die Lösbarkeit der jeweiligen Komponenten dargestellt ist, ferner zeigt, ist es
ebenfalls möglich (wenngleich nicht explizit dargestellt) die Zubringeinheit 8 sowie
die Arbeitseinheit 14 ebenfalls mittels einer derartigen Wechselbefestigungsein
richtung lösbar und austauschbar zu lagern, so daß im Bedarfsfall nur noch diese
Komponenten ausgetauscht werden müssen. Die Austauschbarkeit ist durch die
gestrichelt dargestellte Zubringeinheit beziehungsweise Arbeitseinheit angedeutet.
Zur Verbindung der jeweils austauschbaren Zubringeinrichtung 6 bzw. des Ar
beitsmoduls 13 ist jeweils eine Steckerverbindung 23, 24 vorgesehen, bestehend
jeweils aus einem an der Zubringeinrichtung vorgesehenen Stecker 25 und einem
am Vorrichtungsgestell befindlichen Gegenstecker 26 bzw. im Falle des Arbeits
moduls 13 aus einem über eine Kabelverbindung 27 mit dem Arbeitsmoduls 13
gekoppelten Stecker 28 und einer an einem Aufbau 29 integrierten Gegenstecker
30. Der Stecker 25 und der Gegenstecker 26 werden automatisch bei Einschieben
der Zubringeinheit 26 in die Wechselbefestigungseinrichtung 22 miteinander ver
bunden, die Verbindung des Steckers 28 mit dem Gegenstecker 30 erfolgt ma
nuell. Über diese Steckverbindungen 23, 24 werden die elektrischen Steuersigna
le wie auch ggf. Spannungsversorgungen sowie die pneumatische Versorgung für
etwaige Stellzylinder oder dgl. geführt. Die hierfür erforderlichen pneumatischen
und elektrischen Leitungen sind nicht im Detail dargestellt. Entsprechende Steck
verbindungen können auch im Bereich der Verbindung der Zubringeinheit 8 mit
dem feststehenden Fuß der Zubringeinrichtungen 6 (siehe Fig. 2) vorgesehen
sein, auch im Bereich der Verbindung der Arbeitseinheit 14 mit dem Grundkörper
des Arbeitsmoduls 13 kann eine solche vorgesehen sein.
Fig. 3 zeigt in Form einer Prinzipskizze den vorrichtungsseitigen Feldbus, über
welchen die Steuerungskommunikation mit der zentralen Steuerung erfolgt. Zu
diesem Zweck ist der mit der zentralen Steuerung 31, bei der es sich um eine
speicherprogrammierbare Steuerung unter Verwendung von Soft-PLC- oder
Hard-PLC-Komponenten handelt, eine Busleitung 32, beispielsweise ein Lichtwellenlei
ter oder eine 2-Draht-Leitung, vorgesehen, die an sämtlichen Arbeitsplätzen, an
denen beispielsweise Zubringeinrichtungen anbringbar sind, vorbeiläuft. An jedem
Arbeitsplatz ist wie beschrieben ein Gegenstecker 33 vorgesehen. In diesem Ge
genstecker wird ein entsprechender Stecker 34 der jeweiligen Zubringeinrichtung
35 eingesteckt. An der Zubringeinrichtung 35 selbst ist ein jeweils eigener Bus
koppler 36 vorgesehen, über den die Steuerdaten ausgetauscht werden und der
mit den nachfolgenden, in ihrem Betrieb zu steuernden elektrischen Komponenten
verbunden ist, beispielsweise entsprechenden Ventilen oder dgl. Jeder Arbeits
platz kann mit einer Zubringeinrichtung 35 belegt werden, diese kann auf diese
Weise einfach an die Steuerung 31 angekoppelt werden. Für den Fall, daß ein
Arbeitsplatz nicht belegt werden soll, ist an den entsprechenden Stecker 33 ein
funktionsloses Einsatzteil mit Buskoppler anzubringen, um einerseits sicherheit
stechnischen Aspekten zu genügen und andererseits, um im Falle eines als
Lichtwellenleiter ausgebildeten Feldbuses entsprechende Dämpfungen an der
Kopplungsstelle zu vermeiden. Ein solcher Feldbus kann auch für die Kopplung
der Arbeitsmodule mit der Steuerung vorgesehen sein.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Schnittstelle zwischen dem Vorrich
tungsgestell und einem Arbeitsmodul 13. Wie beschrieben wird über die bevorzugt
als Kombinationssteckverbindung ausgeführte Steckverbindung sowohl die
pneumatische wie auch die elektrische Versorgung sichergestellt. Zu unterschei
den ist zwischen der Seite des Vorrichtungsgestells und der des Arbeitsmoduls.
Am Vorrichtungsgestell selber ist der Gegenstecker montiert, er stellt über seine
Kontakte die verschiedenen Energieformen zur Verfügung. Die jeweiligen elektri
schen Kontakte sind gegen Berührung gesicherte Buchsenkontakte, die pneuma
tischen Kontakte sind entsprechend abgedichtet. Der Stecker am Arbeitsmodul
selbst ist bevorzugt schwimmend gelagert, um etwaige Toleranzen im Bereich von
ca. 0,2 mm axial und ca. 0,6 mm radial ausgleichen zu können. Über einen dem
Gegenstecker am Vorrichtungsgestell vorgeschalteten, nicht näher gezeigten
Buskoppler werden entsprechende Busknoten 37, 38 angesprochen, wobei der
Busknoten 37 der Steuerung diverser nachgeschalteter Pneumatikventile 39
dient, das heißt, diese werden geöffnet oder geschlossen. Über diese Ventile
werden Zylinder 40 seitens des Arbeitsmoduls entsprechend druckbeaufschlagt.
Dem Busknoten 38 zugeordnet sind diverse digitale Ein-/Ausgänge 41, wobei die
Eingänge mit den Signalen diverser Sensoren 42a, 42b, 42c beaufschlagt wer
den. Bei diesen kann es sich beispielsweise um Näherungsschalter für die Greifer
oder Zangen des Arbeitsmoduls handeln. Gezeigt ist ferner eine im Gegenstecker
liegende 24 V-Spannungsleitung, welche konstant ein 24 V-Signal zur Verfügung
stellt. Diese Leitung dient als Mittel zum Erkennen, ob ein Arbeitsmodul am jewei
ligen Arbeitsplatz eingesteckt ist oder nicht. Hierzu wird das Signal, wie durch die
Pfeile angegeben ist, auf einen weiteren Eingang der Ein
gangs/Ausgangskomponente 41 des Gegensteckers gelegt. Liegt an diesem Ein
gang ein entsprechendes Signal an, wird angezeigt, daß ein Arbeitsmodul ge
steckt ist. Die an der Eingangs/Ausgangskomponente 41 anliegenden Signale
werden über den Busknoten 38 an den Buskoppler und über diesen und den
nachgeschalteten Feldbus an die Steuerung gegeben. Ein Ausführungsbeispiel
eines solchen am Vorrichtungsgestell befindlichen Gegensteckers zeigt Fig. 7. Bei
dem hier gezeigten Gegenstecker 30 sind zwei pneumatische Verbindungen 43
zur Ansteuerung von maximal zwei Arbeitszylindern vorgesehen. Darüber hinaus
sind eine Reihe von Anschlußpins 44 vorgesehen, welche den Eingän
gen/Ausgängen 41 zugeordnet sind. Erforderlich sind hier drei Anschlüsse für die
drei Schalter 42a, b, c, jeweils in 3-Leiter-Technik ausgeführt, sowie zwei elektri
sche Anschlüsse für die (digitale) Information "Einheit gesteckt", welche durch das
überbrückte 24 V-Signal gegeben wird. Von den insgesamt vierzehn gezeigten
Anschlüssen sind also elf belegt, drei bleiben frei und können beispielsweise für
einen weiteren Sensor oder dgl. genutzt werden. Da die zwei Anschlüsse für die
Information "Einheit gesteckt" lagefest sind, ist auf diese Weise auch eine Ort
scodierung gegeben, da die Steuerung dann, wenn ein entsprechendes Signal
gegeben wird, den jeweiligen Ort zuordnen kann. Der Gegenstecker ist verständli
cherweise komplementär aufgebaut, eine nähere Darstellung desselben ist nicht
erforderlich.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Schnittstelle Gegenstecker/Stecker betref
fend die Ankupplung einer Zubringeinrichtung. Auch hier kann zwischen dem
Pneumatikteil und dem elektrischen Teil unterschieden werden. Der Pneumatikteil
weist zwei Leitungen für Zu- und Abluft auf, die in entsprechenden Anschlüssen
im Gegenstecker enden und bei nichtgestecktem Stecker entsprechend ver
schlossen sind. Der Durchmesser der Leitungen 45, 46 beträgt ca. 8 mm (im Ver
gleich zu einem Durchmesser von ca. 4 mm der dem Arbeitsmodul zugeführten
Leitungen). Seitens der Zubringeinheit ist eine Blockversorgung 47 für mehrere
Ventile 48 nachgeschaltet, über welche entsprechende Zylinder 49 betrieben wer
den.
Wie Fig. 5 ferner zu entnehmen ist, endet im Gegenstecker der Feldbus 50 in
Form zweier Leitungen 51, 52. An diese wird ein Buskoppler 53, der der Zubring
einrichtung zu eigen ist, angekoppelt. In diesem Buskoppler 53 ist remanent eine
Identitätscodierung der spezifischen Zubringeinrichtung hinterlegt, welche im Be
darfsfall über den Feldbus 50 an die Steuerung gegeben wird, so daß diese er
kennen kann, welche Zubringeinrichtung konkret angekoppelt ist. Dem Buskoppler
53 ist eine Eingangs/Ausgangskomponente 54 nachgeschaltet, über welche die
Ventile 48 elektrisch gesteuert werden. Die Signale diverser Sensoren 55 werden
auf entsprechende Eingänge der Komponente 54 gegeben und über den Bus
koppler 53 an den Feldbus 50 und über diesen zur Steuerung geführt.
Wie Fig. 5 ferner zeigt, ist im Gegenstecker auch hier eine 24 V-Leitung vorgese
hen, über welche zum einen der Buskoppler 53 versorgt wird. Zum anderen wird - wie
bzgl. Fig. 4 beschrieben - hierüber erkannt, ob tatsächlich eine Zubringeinrich
tung gesteckt ist oder nicht. Von dieser 24 V-Leitung werden insgesamt vier Si
gnale auf entsprechende Anschlüsse 56a, b, c, d gegeben, wodurch eine Ortsco
dierung, also eine Identifikation des Arbeitsplatzes, an dem die Zubringeinrichtung
gesteckt wird, realisiert ist. Zu diesem Zweck sind, vgl. Fig. 6, Brücken 57 an die
Anschlüsse 56a-d gelegt. Je nach dem wie die Brücke ausgestaltet ist (Fig. 6 zeigt
zwei verschiedene Ausführungsbeispiele) ist ein oder sind mehrere Anschlüsse
spannungsführend, was dazu führt, daß entsprechende Signale an den Eingän
gen der Komponente 54 anstehen. Auf diese Weise ist eine einfache 4-Bit-Orts
codierung zur Identifikation der Lage auf dem Vorrichtungsgestell realisiert.
Diese digitalen Signale werden, wie gezeigt, dem Buskoppler 53 und über diesen
der Steuerung gegeben.
Schließlich zeigt Fig. 5 eine ebenfalls über die Steckverbindung geführte 230
V-Versorgung 58, über welche nachgeschaltete Regelgeräte 59, beispielsweise in
Form von Vibratoren, versorgt werden.
Wie Fig. 5 ferner zeigt, ist eine weitere Schnittstelle zur Bildung eines Schutzkrei
ses vorgesehen. Hierbei handelt es sich um einen zumindest zweikanaligen
Schutzschalter bestehend aus einem entsprechenden Gegenstecker am Vorrich
tungsgestell und einem Stecker an der Zubringeinrichtung, welcher aus Sicher
heitsgründen vorgesehen und entsprechend ausgebildet sein muß. Dabei ist dar
auf hinzuweisen, daß die pneumatischen und elektrischen Leitungen in einem
kombinierten Stecker zusammengefaßt werden können, der Schutzkreisstecker ist
aufgrund seiner Ausführungsform stets als separates Element vorgesehen. Für
die Arbeitsmodule ist ein solcher Schutzkreis nicht unbedingt nötig, da diese in
den Schutzkreis der Grundmaschine eingebunden werden können.
Fig. 8 zeigt schließlich eine Ausführungsform eines Gegensteckers 26. Dieser
weist zwei Anschlüsse 60, an denen die Busleitungen 51, 52 anliegen, auf. Ferner
sind insgesamt zwanzig Anschlüsse 61 in Form von vier Anschlußreihen vorgese
hen. Die oberste Reihe dient der Spannungsversorgung für die Regelgeräte, das
heißt, hierüber wird die 230 V Wechselspannung, ein Null- und ein Schutzleiter mit
voreilendem Kontakt vorgesehen. Die zweite Reihe dient zum Anschluß der
24 V-Leitung, über welche einerseits der Buskoppler versorgt wird, zum anderen die
Information "Einheit gesteckt" erhalten wird. Die dritte Reihe dient schließlich die
Ortscodierung, wobei von den gezeigten fünf Anschlüssen lediglich vier erforder
lich sind, um eine 4-Bit-Codierung zu realisieren, was ausreichend ist, wenn
sechzehn verschiedene Arbeitsplätze vorgesehen sind. Mit dem fünften An
schluß besteht die Möglichkeit, ohne weiteres auch eine 5-Bit-Codierung zu reali
sieren. Die vierte Anschlußreihe ist unbelegt, hier können zusätzliche Erweiterun
gen vorgenommen werden. Schließlich sind noch zwei Anschlüsse 62 für die
Pneumatikleitungen 45, 46 vorgesehen. Auch hier ist der Stecker an der Zubringe
inrichtung entsprechend komplementär ausgebildet.
Fig. 2 zeigt schließlich eine weitere Ausführungsform betreffend die Mittel zum
Erkennen der Identifikation, des Vorhandenseins und/oder der Lage einer ausge
tauschten Komponente. Diese ist bzgl. des ebenfalls austauschbaren Werkstück
trägers 4 gezeigt. Wie in den vergrößerten Ausschnitten dargestellt ist, kann am
Werkstückträger ein Barcode 63 vorgesehen sein, welcher mittels eines Lesege
räts, beispielsweise in Form eines Lichtgriffels oder dgl. ein lesbar ist. Dieser Bar
code 63 beinhaltet hier die Information betreffend die Identifikation des Werkstück
trägers 4. Am Drehteller ist ein weiterer Barcode 64 vorgesehen, welcher bei
spielsweise Informationen betreffend die Lage am Drehteller beinhaltet und der
ebenfalls eingelesen werden kann. Auf diese Weise hält die Information ebenfalls
die erforderlichen Informationen. Diese Mittel können auch bei den Zubringeinrich
tungen und den Arbeitsmodulen verwendet werden.