DE19908740C5

DE19908740C5 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Montage von Beschlägen an Fensterrahmen

Info

Publication number: DE19908740C5
Application number: DE19908740A
Authority: DE
Inventors: Meinhard Lemuth
Original assignee: LEMUTH GmbH
Current assignee: LEMUTH GmbH
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2019-03-02
Also published as: DE29903616U1; DE19908740A1; DE19908740C2

Abstract

Verfahren zur automatischen Montage von Beschlägen an Fensterrahmen, bei der der Fensterrahmen auf einem Montagetisch fixiert wird und die Beschlagteile mit einer Montageeinheit angeschraubt werden, wobei eine am Montagetisch angeordnete zentrale Montageeinheit an die jeweils erforderliche Montageposition oberhalb des Fensterrahmens gefahren wird,
dadurch gekennzeichnet,
– daß die Montageeinheit (10.1, 10.2) in der jeweils erforderlichen Montageposition aus einem mitfahrenden Kleinmagazin (5) das jeweils zu montierende Beschlagteil entnimmt und mit Hilfe eines Montageaggregates (MS, MB) am Fensterrahmen montiert, wobei die zur Befestigung der Beschlagteile erforderlichen Löcher mit einem Bohraggregat (MB) in den Rahmen gebohrt und die Beschlagteile mit einem Schraubenaggregat (MS) angeschraubt werden und
– daß die Montageeinheit (10.1, 10.2) vor der Bearbeitung eines neuen Fensterrahmens zu einem Hauptmagazin zum Nachladen des Kleinmagazins (5) fährt, wobei die Beschlagteile bedarfsgerecht und in der Reihenfolge der Montage für den nächsten Fensterrahmen zusammengestellt werden und wobei mit dem Eintransport eines Rahmens die...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Montage von Beschlägen an Fensterrahmen, bei der der Fensterrahmen auf einem Montagetisch fixiert wird und die Beschlagteile mit einer Montageeinheit angeschraubt werden.
Die Erfindung ist insbesondere zur automatischen Montage von Beschlagteilen an fertig verschweißten Fensterrahmen für Kunststoffenster geeignet.
Im Stand der Technik ist es zur Montage der Schließteile sowie der übrigen Beschlagteile an fertig verschweißten Fensterrahmen üblich, diese Teile manuell anzuschrauben.
Es ist auch bekannt, Schließteile automatisch an einzelnen losen Stäben zu befestigen und diese Stäbe nachträglich zu Fensterrahmen zu verschweißen.
Nachteilig ist hierbei, daß die Montage von Schließteilen am Stabende, den späteren Rahmenecken, mit Rücksicht auf die folgenden Arbeitsgänge nicht möglich ist.
Es sind ferner Vorrichtungen bekannt, die es gestatten, an fertig verschweißten Rahmen Eck- und Scherenlager automatisch zu montieren. Dazu werden von einem Bediener die zu bearbeitenden Rahmen auf den Arbeitstisch des Automaten aufgelegt und danach zwei Lager automatisch befestigt.
Ferner ist nach DE 44 17 818 A1 ein Verfahren bekannt, mit dem an Fensterflügeln drei gleiche Eckumlenkungen und Verbindungselemente wenigstens teilautomatisch montiert werden können, indem die Eckumlenkungen aus einem Magazin entnommen werden und mit Schraubaggregaten am Flügel befestigt werden. Dabei ist nachteilig, daß die Montage nur an den äußeren Flächen der Fensterbauelemente erfolgen kann, so dass damit die Montage von Beschlagteilen an Fensterrahmen nicht möglich ist. Ferner sind zur Montage unterschiedlicher Teile mindestens zwei Montageplätze erforderlich.
Nachteilig bei den im Stand der Technik bekannten Lösungen ist, daß die vielfältigen an dem Rahmen anzubringenden Beschlagteile mit einem hohen manuellen Aufwand oder sogar ausschließlich manuell montiert werden müssen. Bei den bekannten automatisierten Verfahren gelingt es nur die Eck- und Scherenlager, welche an den äußeren Ecken befestigt werden müssen, automatisch zu montieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Montagevorrichtung anzugeben, mit der an Fensterrahmen alle Beschlagteile, wie Schließteile, Ecklager, Scherenlager und dergleichen ohne manuelle Zwischenstufen automatisch an einem Montageplatz montiert werden können.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe mit einem Verfahren, das die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale enthält und mit einer Vorrichtung, welche die in Anspruch 5 angegebenen Merkmale enthält.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die komplizierten Montagearbeitsgänge an Fensterrahmen, bei der die Montage aus mehreren Richtungen außerhalb und innerhalb des Rahmens erfolgen muß, automatisiert durchzuführen.
Die Vorrichtung ermöglicht das Anbringen verschiedenartiger Beschlagteile an beliebigen Stellen des Rahmens. Es können unterschiedliche Rahmen, selbst Rahmen, die mit einem oder mit mehreren Kämpfern versehen sind, bearbeitet werden.
Dabei erfolgt die Zuführung der zu montierenden Beschlagteile über Fördereinrichtungen, vorzugsweise über Vibrationsförderer zu Hauptmagazinen. Die Montageköpfe der Montagevorrichtung können über eine Rechnersteuerung beliebige Positionen anfahren und dort Beschlagteile positionieren. Die Montageköpfe werden an den jeweiligen Stellen, an welchen das jeweilige Teil zu befestigen ist, positioniert und entnehmen dort das entsprechende Teil einem Kleinmagazin, welches mit dem Montagekopf gemeinsam bewegt wird. Aus diesem Kleinmagazin entnimmt der Montagekopf das zu montierende Teil und befestigt es an der Sollposition. Danach wird die nächste Position angefahren und das dort vorgesehene Teil montiert. Nachdem alle Teile eines Rahmens befestigt sind, fährt der Montagekopf mit den Kleinmagazinen zum Hauptmagazin, wo die Kleinmagazine aufgefüllt oder ausgewechselt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht vorteilhafterweise aus einer Speichervorrichtung und einer Montageanlage.
Die Speichereinrichtung verfügt über Teilespeicher mit Sortier-, Vereinzelungs- und Kommisioniereinrichtungen für das externe Teilehandling, die u. a. externe Magazine als Speicher und Zwischenmagazine zur Kommisionierung der Teile enthält.
Die Montageanlage verfügt über

– Montageeinheiten (z. B. Montageeinheiten für Schließteile und/oder Lager), die wiederum mit Montageaggregaten (z. B. Bohraggregate, Schraubaggregate) und mit Kleinmagazinen zur direkten Teilebevorratung und Teilebereitstellung an der Montageeinheit ausgerüstet sind,
– Greif- und Handlingeinheiten sowie
– ein Meßsystem.

Die Teilelogistik erfolgt in der nachfolgend beschriebenen Weise:
Das Bedienpersonal füllt außerhalb des Arbeitsbereichs der Maschine die Teile in separate Teilespeicher.
Die Sortierung und Magazinierung kann automatisch z. B. durch Vibrationsförderer – oder manuell – z. B. durch das Bedienpersonal – erfolgen.
Während der Bearbeitung eines Rahmens werden im Zwischenmagazin alle Teile für den nächsten Rahmen gesammelt bzw. zusammengestellt – wobei vorteilhafterweise die Montagereihenfolge der Teile am Rahmen berücksichtigt wird.
Mit dem Eintransport des nächsten Rahmens in den Arbeitsbereich der Maschine werden die dazugehörenden Teile aus dem Zwischenmagazin in die mitfahrenden Kleinmagazine übergeben.
Die Teile können direkt oder mit Hilfe eines Wechselmagazines übergeben werden.
Die Befüllung der mitfahrenden Kleinmagazine erfolgt bedarfsgerecht.
Die Zahl der zur Speicherung benötigten Schächte reduziert sich ab dem Zwischenmagazin auf wenige, vorteilhafterweise auf zwei.
Dies ist möglich durch die sinnvolle Zusammenfassung ähnlicher Teile zu Teilefamilien.
Die Teile werden bedarfsgerecht und in der Reihenfolge der Montage für den nächsten Rahmen zusammengestellt, wobei mit dem Eintransport eines Rahmens die zugehörigen Beschlagteile in die Kleinmagazine geladen werden.
Wesentlich bei der Zusammenstellung der Teile ist die Möglichkeit der gleichzeitigen Magazinierung geometrisch unterschiedlicher Teile.
Dadurch ist es möglich, eine beliebige Anzahl verschiedener Schließteilvarianten im gleichen Bearbeitungszyklus mit ein und derselben Montagevorrichtung zu montieren.
Die Montageeinheiten der Maschine können über eine Rechnersteuerung beliebige Positionen anfahren und dort die jeweils erforderlichen Beschlagteile positionieren. Die Montageeinheiten werden an den jeweiligen Stellen, an welchen das jeweilige Teil zu befestigen ist, positioniert und entnehmen dort das entsprechende Teil dem Kleinmagazin, welches mit der Montageeinheit gemeinsam bewegt wird. Aus diesem Kleinmagazin entnimmt die Montageeinheit das zu montierende Teil und befestigt es an der Sollposition. Danach wird die nächste Position angefahren und das dort vorgesehene Teil montiert. Nachdem alle Teile eines Rahmens befestigt sind, fährt die Montageeinheit mit den Kleinmagazinen zum Zwischenmagazin, wo die Kleinmagazine aufgefüllt oder ausgewechselt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung der Gesamtanordnung,
2 eine perspektivische Darstellung einer Montageeinheit für die Lagermontage,
3 eine perspektivische Darstellung einer Montageeinheit für die Schließteilmontage, und
4 ein erfindungsgemäßes Kleinmagazin in drei Ansichten.
Wie aus 1 ersichtlich ist, montiert die erfindungsgemäße Vorrichtung an einem bereits verschweißten Rahmen (1) für Kunststoffenster alle Beschlagteile.
Der Montageablauf ist so gestaltet, daß umlaufend (2) die notwendigen Lager (3) und anschließend die verschiedenen Schließteile (4) in den Rahmen eingebracht und verschraubt werden.
Mit dem Einsatz von an den Montageeinheiten mitfahrenden Kleinmagazinen (5) ist die vollständige Bearbeitung eines Rahmens ohne Unterbrechung möglich. Das Auffüllen der Kleinmagazine kann während des Rahmenein- und/oder Rahmenaustransportes ausgeführt werden.
Der Rahmen wird vollautomatisch ein- (6.1) und austransportiert (6.2).
Zum Positionieren und Ausrichten des Rahmens dient ein Anschlag- und Spannsystem. Das Spannsystem besteht im wesentlichen aus zwei gegeneinander verfahrbaren Vorrichtungen (7.1, 7.2). Die Einzelvorrichtungen wirken gegen die als Bezugskante ausgelegte Transportkante (8), indem sie die freiliegenden Ecken des Rahmens von außen erfassen (9). Damit wird die flächige Anlage von drei äußeren Schenkeln des Rahmens und das Erfassen des vierten äußeren Schenkels an zwei Punkten ermöglicht. Mindestens eine Vorrichtung kann auch zum Transport des bearbeiteten Rahmens genutzt werden.
Die Montage der Beschlagteile wird mit einer frei über der Rahmenfläche positionierbaren und um eine senkrecht auf der Rahmenfläche stehende Achse drehbaren Montageeinheit (10.1, 10.2) durchgeführt. Dadurch ist die Bearbeitung an allen vier Außenschenkeln des Rahmens sowie an Quer- und Längskämpfern möglich.
Es können deshalb Rahmen mit beliebigen Feldanordnungen (11) verarbeitet werden.
Die Beschlagteile werden außerhalb der Anlage durch das Bedienpersonal bereitgestellt.
An das jeweilige Beschlagteil angepaßte Sortier- und Transporteinrichtungen der Speichervorrichtungen (12.1, 12.2) übernehmen die Bereitstellung der Teile an einem definierten Punkt im Arbeitsbereich der Anlage.
Die Teile stehen bedarfsgerecht und in der für den nächsten Fensterrahmen erforderlichen Montagereihenfolge zur Übernahme in die mitgeführten Kleinmagazine bereit (13.1, 13.2).
Die Grundkonfiguration der Anlage sieht die in 1 dargestellte Anordnung von Einzelmaschinen vor. Je nach Anwendungsfall und gewünschter Leistungsfähigkeit kann diese abgewandelt und entsprechend angepaßt werden. Beispielsweise ist eine vorteilhafte Kombination zu einer kompakten Anlage möglich, bei der zwei Montageeinheiten auf einem Gestell angeordnet sind.
2 erläutert die Montage der Eck- und Scherenlager. Hierzu werden zunächst die Schraub- und Zapfenlöcher am Rahmen vorgebohrt und danach die Lager positioniert und verschraubt.
Zur Gewährleistung hoher Anforderungen an die Genauigkeit des Montageprozesses wird die Montageposition durch ein Meßsystem ermittelt. Das Meßsystem wird in einen definierten Abstand von der idealen Montageposition gebracht und danach durch eine Meßfahrt die tatsächliche Montageposition bestimmt. Anschließend wird die Montagevorrichtung in die genaue Sollposition gebracht. Die so für mindestens zwei Ecken ermittelten Korrekturwerte können durch weitere Meßfahrten ergänzt werden, so daß die tatsächliche Rahmengröße bestimmt werden kann. Bei der nachfolgenden Schließteilmontage können diese Daten zur Korrektur der Bearbeitungspositionen verwendet werden. Das Meßsystem ist dabei nicht an eine der beiden Montageeinheiten gebunden.
Die Lagermontageeinheit besteht aus zwei separat drehbaren Aggregaten MB, MS und den notwendigen Magazinen für die Eck- und Scherenlager ESM. Eine wichtige Eigenschaft ist die Drehbarkeit der Aggregate um ihren eigenen Achsen A. Das Schraubaggregat beinhaltet gleichzeitig ein Greifsystem und kann mit Hilfe einer für diese Anwendung vorgesehenen Teilelogistik jedes Lager auf jeden Schenkel eines üblichen rechtwinkligen Rahmens setzen und verschrauben.
Die mitgeführten Kleinmagazine ESM befinden sich vor dem Schraubaggregat und sind in ihrer Position verfahrbar.
Mit einer Übergabeeinrichtung erfolgt die Entnahme der Beschlagteile aus den Magazinen und die Übergabe an das Schraubermundstück. Die Entnahme erfolgt aus dem jeweils vor dem Schrauben befindlichen Magazin.
Zur Montage wird das Montageaggregat über die Bearbeitungsposition gebracht. Danach taucht das Meßsystem in das Rahmenfeld ein und misst den Rahmen wie oben erläutert aus.
Anschließend wird das Bohraggregat MB in der richtigen Drehlage über die Bearbeitungsstelle gebracht und die zur Befestigung der Beschlagteile erforderlichen Löcher werden in den Rahmen gebohrt.
Im nächsten Arbeitsgang bewegt sich das Schraubaggregat MS, welches bereits mit dem zu montierenden Beschlagteil bestückt ist, über die Bearbeitungsstelle. Das Teil wird positioniert und verschraubt. Die weiteren Lager werden in gleicher Weise montiert.
3 erläutert die Schließteilmontage. Im erläuterten Beispiel werden die zu montierenden Schließteiltypen in mitgeführten Schließteilmagazinen SM gestapelt. Dahinter befinden sich quer dazu verfahrbare, absenkbare Bohr- (MB) und Schraubeinheiten (MS), mit denen alle Schrauben vollautomatisch gesetzt werden. Die gesamte Einrichtung ist in 90°-Schritten um 270° drehbar.
Die Schraubeinheit wird hinter das zu montierende Schließteil positioniert. Zeitgleich bewegt sich die Montageeinheit so über den Rahmen, daß dieses Schließteil direkt oberhalb seiner Position am Rahmen steht. Die Schraubeinheit und ein Teil des Schließteilmagazins SM, in dem sich Schließteile befinden, senken sich in die Bearbeitunghöhe ab. Durch eine Schwenkbewegung des Magazins um eine Achse an dessen oberem Ende wird das Schließteil positioniert. Die Schraubeinheit setzt vorteilhafterweise in einem Arbeitszyklus alle Schrauben am Schließteil.
Den Aufbau und die Funktionsweise der Kleinmagazine erläutert 4.
Das Kleinmagazin 5 verfügt über einen Teileschacht TS, der auch in Form eines Wechselmagazins ausgeführt sein kann. Dieser speichert alle für die Bearbeitung eines Rahmens notwendigen Teile einer Teilefamilie. Der Teileschacht TS besteht aus zwei Seitenteilen ST und einer Anlagefläche AF.
Im unteren Bereich des Kleinmagazins befindet sich das Abschlußteil AT. Es ermöglicht die Montage der Beschlagteile und bildet mit dem Teileschacht TS den feststehenden Teil des Kleinmagazins.
Ein beweglicher Teil des Kleinmagazins ermöglicht die Führung und Bewegung der gespeicherten Beschlagteile. Hierzu sind zwei Führungsstege FS im Abstand x angeordnet, die untereinander mit Befestigungselementen BE verbunden sind, welche wiederum in Langlöchern, die in den Seitenteilen ST des Kleinmagazins angebracht sind, gleiten. Die Führungsstege verlaufen im Abstand y parallel zur Anlagefläche und gewährleisten so die definierte Bewegung der Beschlagteile.
Mit Hilfe von Schlitzen, die in den Beschlagteilen angebracht sind, gleiten diese in definierten Schritten im Kleinmagazin 5 nach unten, bis sie die Endposition im Abschlußteil AT erreicht haben.
Die Montage erfolgt mit drei Bewegungsschritten.
Die Bereitstellung des zu montierenden Teiles wird in einem Zustell- und einem Einstellhub vorgenommen, wobei letzterer teilebezogen ist. Danach führt das Magazin eine Schwenkbewegung aus, mit der das vorgeschaltene Teil in die Montagenut eingedrückt und dort angeschraubt wird.
Für jede Beschlagteilfamile ist ein nach dem gleichen Prinzip arbeitendes Kleinmagazin 5 an der Montageeinheit vorhanden. Die Schwenkbewegung kann ebenso wie die Einstellbewegung für alle Magazine gemeinsam vorgenommen werden.

1: Rahmen
2: Umlaufender Montageablauf
3: Bereich Eck- und Scherenlager
4: Bereich Schließteile
5: Kleinmagazin
6.1: Eintransport
6.2: Austransport
7.1, 7.2: Spannsystem
8: Transportkante
9: Spannsystem
10.1, 10.2: Montageeinheit
11: mögliche Feldanordnungen am Rahmen
12.1, 12.2: Sortier- u. Transporteinrichtungen der Speichervorrichtungen
13.1, 13.2: Zwischenmagazin
A: Drehachsen
ESM: Eck- und Scherenlagermagazin mit Übergabevorrichtung
MS: Mehrfach-Schraubaggregat mit integriertem Greifsystem
MB: Mehrfach-Bohraggregat
as: Ausrichtungsbewegungen des Schraubaggregates
ab: Ausrichtungsbewegungen des Bohraggregates
SM: Schließteilmagazin
TS: Teileschacht
AT: Abschlußteil
FS: Führungssteg
AF: Anlagefläche
ST: Seitenteil
BE: Befestigungselement
x: Abstand der Führungsstege untereinander
y: Abstand der Führungsstege von der Anlagefläche

Claims

Verfahren zur automatischen Montage von Beschlägen an Fensterrahmen, bei der der Fensterrahmen auf einem Montagetisch fixiert wird und die Beschlagteile mit einer Montageeinheit angeschraubt werden, wobei eine am Montagetisch angeordnete zentrale Montageeinheit an die jeweils erforderliche Montageposition oberhalb des Fensterrahmens gefahren wird, dadurch gekennzeichnet, – daß die Montageeinheit (10.1, 10.2) in der jeweils erforderlichen Montageposition aus einem mitfahrenden Kleinmagazin (5) das jeweils zu montierende Beschlagteil entnimmt und mit Hilfe eines Montageaggregates (MS, MB) am Fensterrahmen montiert, wobei die zur Befestigung der Beschlagteile erforderlichen Löcher mit einem Bohraggregat (MB) in den Rahmen gebohrt und die Beschlagteile mit einem Schraubenaggregat (MS) angeschraubt werden und – daß die Montageeinheit (10.1, 10.2) vor der Bearbeitung eines neuen Fensterrahmens zu einem Hauptmagazin zum Nachladen des Kleinmagazins (5) fährt, wobei die Beschlagteile bedarfsgerecht und in der Reihenfolge der Montage für den nächsten Fensterrahmen zusammengestellt werden und wobei mit dem Eintransport eines Rahmens die zugehörigen Beschlagteile in das Kleinmagazin (5) geladen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachladen des Kleinmagazins (5) durch Auswechseln extern vorsortierter Wechselmagazine erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mit dem Einbringen eines neuen Fensterrahmens in den Arbeitsbereich der Montageeinheit (10.1, 10.2) die zugehörigen Beschlagteile in vorsortierter Form aus einem Zwischenmagazin an das mitfahrende Kleinmagazin (5) übergeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kleinmagazin (5) zum Nachladen komplett ausgewechselt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Montagetisch mit Anschlag- und Spannsystem zum Ausrichten des Rahmens, eine darüber angeordnete zentrale Montageeinheit (10.1, 10.2) sowie Speichervorrichtungen (12.1, 12.2) für die Bereitstellung zu montierender Teile aufweist, wobei – die Speichervorrichtungen (12.1, 12.2) mit an das jeweilige Beschlagteil angepaßte Sortier- und Transporteinrichtungen gekoppelt sind – die zentrale Montageeinheit (10.1, 10.2) in beliebige Positionen oberhalb des Fensterrahmens gebracht werden kann und um eine senkrecht auf der Rahmenfläche stehende Achse drehbar ist und – an der Montageeinheit (10.1, 10.2) Montageaggregate (MB, MS) sowie mindestens ein Kleinmagazin (5) zur Aufnahme der zu montierenden Beschläge in der Reihenfolge der Montage für den nächsten Fensterrahmen angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kleinmagazin (5) eine lotrechte Anlagefläche (AF) zur definierten Abstandslage der Beschlagteile und mindestens zwei parallel dazu verlaufende Führungsstege (FS) aufweist, die in Schlitze der Beschlagteile eingreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kleinmagazin (5) um eine im oberen Bereich des Magazins gelegene waagerechte Drehachse schwenkbar an der Montageeinheit gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Vorrichtung eine zweite Montageeinheit (10.2) angebracht ist, wobei die erste Montagestation (10.1) zur Montage von Schließteilen oder ähnlichen und die zweite Montagestation (10.2) zur Montage von Eck- und Scherenlager dient, wobei beide Montageeinheiten (10.1, 10.2) an einem Montageträger befestigt sind.