DE2239979A1 - System zur serienmaessigen fertigung von insbesondere zahnradfoermigen werkstuecken - Google Patents

Description

• System zur serienmaß'igen Fertigung von insbesondere zainradförmigen Werkstücken Die Erfindung betrifft ein System zur serienmäßigen Fertigung von insbesondere zalinradförmigen Werkstükken in mehreren aufeinanderfolgenden, im Verlauf eines Werkstückflusses stattfindenden Arbeitsgängen, mit Arbeitsstationen, deren Arten und Anzahl einer vorgesehenen Fertigungsatifgabe angepaßt sind und mit Werkstückpaletten-Transporteinrichtungen zum Transport von Werkstückpaletten mit darauf befindlichen Losen gleicher Werkstücke.
• Es sind bereits verschiedene Systeme zur Fertigung von Werkstücken in mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen bekannt. Dabei werden diese Arbeitsgänge auf mehreren Bearbeitungseinrichtungen ausgeführt, die untereinander durch eine Transporteinrichtung verkettet sind.
• Die Bearbéitungseinrichtungen sind numerisch geateuerte Werkzeugmaschinen, die ihre Befebls- und Weginformation entweder über zugeordnete Datenträger oder direkt aus dem Speicher einer zentralen Datenverarbeitungsanlage erhalten, die in bevorzugter Weise gleichzeitig zur optimalen Steuerung der Tranßportvorgänge zwischen den einzelnen Bearbeitungseinrichtungen eingesetzt wird.
• Die in Fertigungasystemen ohne zentrale Datenverarbeitungsanlage enthaltenen Werkzeugmaschinen weisen im allgemeinen einheitlich die numerische Steuerungsart auf. Dadurch werden für die einzelnen Werkzeugmaschinen Umrüstzeiten, die für jedes Los zu fertigender Werkstücke neu anfallen, in einer vergleichbar ähnlichen Größenordnung erreicht.
• Fertigungasysteme mit angeschlossener zentraler Datenverarbeitungsanlage hingegen bedingen zum Zwecke des beiderseitigen Datenaustausches mit den einzelnen Bearbeitungseinrichtungen eine systemgerecht einheitliche Anwendung numerisch gesteuerter Werkzeugmaschinen.
• Die genannten Fertigungssysteie haben den Nachteil, daß sie wirtschaftlich immer dann nicht mehr durchgehend realisierbar sind, sobald die Fertigungslinie Bearbeitungaeinrichtungen einbezieht, deren Steuerung anders als numerisch verluft. Die nwendung derartiger Bearbeitungseinrichtungen kann jedoch aus verschiedenen Gründen für spezielle Fertigungsaufgaben unumgänglich sein.
• So werden z.B. numerisch gesteuerte Zahnradbearbeitungamaschinen in der Pertigung noch nicht eingesetzt. Die Ursache für den aufgezeigten Mangel ist in dem Fall darin begründet, daß numerisch gesteuerte Bearbeitungseinrichtungen zu andere geateuerten Bearbeitunggeitrichtungen einen zu großen technischen abstand mit wirtschaftlich unerwünschten Auswirkungen aufweisen0 Im anderen Fall begründet sich die Ursache des Mangels daraus, daB die ohne numerische Steuerung ausgestatteten Bearb e itungse rnrfchtungen für eine Programmübertragung von der zentralen Datenverarbeitungsanlage aus ungeeignet sind.
• Die Wechselbeziehungen zwischen der zentralen Datenverarbeitungsanlage und den einzelnen numerisch gesteuerten Maschinen gleichen weitestgehend den Beziehungen, wie sie auf dem Gebiet der Rechentechnik zwischen einem zentralen Rechner und mehreren Peripheriegeräten bestehen.
• Auf diesem Gebiet sind Anordnungen zum Übertragen von Daten in beiden Richtungen zwischen einem zentralen Rechner und mehreren entfernt liegenden Peripheriegeräten bekannt, bei denen in der Folge von Anforderungssignalen, die von den Peripheriegeräten ausgehen, neben Steuersignalen eine Fülle von Daten zur Übertragung gelangt, die von den Peripheriegeräten verarbeitet werden. Zur Bewältigung dieser Datenfülle sowie angesichts der Tatsache, daß hinsichtlich der möglichen Datenverarbeitungsgeschwindigkeit für den Rechner, die Übertragungskanäle und die peripheren Geräte jeweils andere Bedingungen bestehen, sind in diesen Anordnungen verschiedenartige Maßnahmen getroffen. Solche MaBnahmen bestehen beispielsweise in der Anwendung eines Zeitmultiplexverfahrens, einer kombiniert seriell-parallelen Datenübertragung oder in der Verwendung einer Vielzahl von Übertragungskanälen. Die vorgesehenen verschiedenartigen BIiaßnamen erfordern in jedem Fall in nachteiliger Weise se beträchtliche Aufwendungen0 Zweck der Erfindung ist es, die bestehenden Einschränkungen für die Einbeziehung von Saschinen in Fertigungssysteme zu überwinden und damit die mit Systemen durchgehend ausführbaren Fertigungsabläufe zu erweitern0 Ferner besteht der Zweck der Erfindung darin, den Aufwand zur Steuerung für solche in Systemen erweitert durchführbaren Fertigungsabläufe zu reduzieren.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur serienmäßigen Fertigung von insbesondere zahnradförmigen Werkstücken in mehreren aufeinanderfolgenden, im Verlauf eines Werkstückflsses stattfindenden Arbeitsgingen, mit Arbeitsstationen, deren Arten und Anzahl einer vorgesehenen Fertigungsaufgabe angepaßt sind und mit Werkstückpaletten-Transporteinrichtungen zum Transport von Werkstückpaletten mit darauf befindlichen Losen gleicher Werkstücke zu schaffen, bei den ohne Programmübertragung seitens einer zentralen Datenverarbeitungsanlage eine systemmäßige Verkettung mehrerer Arbeitsstationen untereinander vorgenommen ist.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Arbeitsstationen aus automatisierten Einzelmaschinen, Anlagen und/oder Arbeitsgeräten unterschiedlichen Automatisierungsgrades bestehen, und daß eine Systems teuerung vorhanden ist, die zur steuerungsmäi3igen Verkettung von jeweils einzeln durch vorbereitete Programmträger hinsichtlich ihres Fertigungsablaufes gesteuerten oder mit Festprogrammsteuerung ausgestatteten oder handbetätigten Arbeitsstationen dient.
• Eine andere Ausgeßtaltung erfahrt die erz in dungsgemäße Lösung dadurch, daß die einzelnen Arbeitsstationen zu Untersystemen geordnet sind, Diese Untersysteme sind in vorteilhafter Weise nach dem Werkstättenprinzip aufgebaut.
• Eine weitere besondere Ausgestaltung erfährt die erfindungsgernäße Lösung dadurch, daß jedem Untersystem eine einzelne Werkstückpaletten-Transporteinrichtung zugeordnet ist.
• Die Systemsteuerung weist vorteilhaft folgende Merkmale auf: a. Datenerfassungamittel zur fortlaufenden Erfassung und Speicherung von Belegungszuständen und/oder Betriebszuständen der Arbeitsstationen und Werkstückpaletten-Transporteinrichtungen, b. eine zentrale Steuereinrichtung, die im Ergebnis eingetretener Zustandsänderungen einen Beginn bzRv eine Beendigung der Fertigungsabläufe in den einzelnen Arbeitsstationen, die Durchführung von Bewegungsabläufen der Werkstückpa letten und die davon abgeleitete Durchführung von Bewegungsabläufen von Umrüstpaletten bewirkt, c. dezentrale Steuereinrichtungen, die jeweils den einzelnen Arbeitsstationen und Werkstückpaletten-Transporteinrichtungen zugeordnet und mit Speichereinrichtungen versehen sind, d. Datenüb ertragungseinrichtungen zum parallelen übertragen sowohl von statisch anstehenden Signalen über Zustandsanderungen von den dezentralen Steuereinrichtungen zur zentralen Steuereinrichtung als auch von statisch anstehenden Steuerdaten von der zentralen Steuereinrichtung zu den dezentralen Steuereinrichtungen.
• Dabei besteht die Datenübertragungseinrichtung aus: a. speicherlosen Kopplungseinrichtungen, die jeweils einer dezentralen Steuereinrichtung zugeordnet sind, b. Verteilereinrichtungen, die jeweils einer Anzahl von Kopplungseinrichtungen zugeordnet sind, c. einem Adreasenkanzls einem Informationseingabekanal, einem Informationsausgabekanal und einem Steuerkanal, die die zentrale Steuereinrichtung mit den Verteilereinrichtungen und über diese hinweg mit allen Kopplungseinrichtungen verb in den, d. jeweils mehreren Eingabekanälen für jede einzelne Kopplungseinrichtung, mit denen diese Kopplungseinrichtung an die zugehbrige dezentrale Steuereinrichtung angeschlossen ist, e. jeweils mehreren Ausgabekanälen für Jede einzelne Kopplungaeinrichtung, die diese Kopplungseinrichtung ebenfalls mit der zugehorigen desentralen Steuereinrichtungen verbinden, f. jeweils einer Interruptleitung zwischen jeder Kopplungseinrichtung und der zugeordneten Verteilereinrichtung, g. einem Interruptkanal, der die Verteilereinrichtungen mit der zentralen Steuereinrichtung verbindet.
• Zweckmäßig sind erste Datenanzeigemittel enthalten, die den Einzelmaschinen zugeordnet die Betriebszustände der Einzelmaschinen sichtbar machen, ferner zweite Datenanzeigemittel, die jedem Untersystem zugeordnet die Belegungs- und Betriebszustande der Arbeitsstationen und Werkstückpaletten-Transporteinrichtungen kennzeichnen und schließlich dritte Datenanzeigemittel, die jedem Untersystem zugeordnet Startpositionen und Zielpositionen für die Bewegungsabläufe der zugehörigen Xerkstückpaletten-Transporteinrichtung sichtbar machen.
• Weiterhin können Handbedienungseinrichtungen sorhanden Bein, die jeweils einem Untersystem æugeordnet und alternativ zur zentralen Steuereinrichtung zuschaltbar sind.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zentrale Steuereinrichtung ein Prozeßrechner.
• Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: schematische Übersicht eines Systems, Fig. 2: schematische Uberaicht eines Untersysteme, Fig. 3: schematische Darstellung des prinzpiellen Aufbaues der Systemsteuerung.
• Das in Fig. 1 dargestellte System dient der lierstellung bestimmter Sortimente von Stirnzahnrädern. Die dafür erforderlichen Fertigungsvorgänge lassen sich in die einander folgenden Bearbeitungskomplexe Drehen, Fräsen, Härten und Feinbearboiten gliedern, Sie werden an Arbeitsstationen durchgeführt, die in Ubereinstimmung mit den vorliegenden Bearbeitungskomplexen auf mehrere Untersysteme aufgeteilt sind, wodurch der Aufbau der Untersysteme nach dem Werkstättenprinzip vorgenommen ist. Ein erstes Untersystem 1 ist die Dreherei, ein darauf folgendes Untersystem 2 ist die Fräserei, ein sich anschlie-Bendes Untersystem 3 ist die Härterei und ein schließlich darauf folgendes Untersystem 4 ist die Zahnradfeinbearbeitting. Die im ersten Untersystem 1 angeordneten Arbeitsstationen 101 bis 108 sind dem zu fertigenden Sortiment typenmäßig angepaßte Drehmaschinen zum Plandrehen und zur Umrißbearbeitung der Werkstückrohlinge, zum Ausbohren der Aufnahmebohrung sowie Zwischenprüfeinrichtungen zum Überprüfen des Rundlaufes und des Durchmessers. Im anschließenden Untersystem 2 sind die Arbeitsstationen 201 bis 208 Räummaschinen für Innenkeilprofile, in der Mehrzahl jedoch Stirnradwälzfräsmaschinen verschiedener Baugrößen sowie ein Prüfplatz zur Prüfung von Verzahnungsfehlern und schließlich eine Waschanlage. Das nachfolgende Untersystem 3 beinhaltet in nicht ausführlich dargestellter Weise Arbeitsstationen 301 bis 308 zur Induktionshärtung.
• Es können natürlich auch Einrichtungen zur Durchführung anderer Härteverfahren vorhanden sein.
• Schließlich beinhaltet das abschließende Untersystem 4 als Arbeitsstationen 401 bis 408 in nicht ausführlich dargestellter Weise Zahnradschleifmaschinen, Zahnradentgratmaschinen sowie Prüfplätze zur Endprüfung für Rundlauf, Teilung und Zahnform.
• Damit ist ersichtlich, daß die Arbeitsstationen 101 bis 106; 201 bis 208; 301 bis 308; 401 bis 408 automatisierte Einzelmaschinen, aber auch andere Anlagen oder Arbeitsgeräte unterschiedlichen Automatisierungsgradea sind. So können die Einzelmaschinen numerisch gesteuert oder nockengesteuert sein, während die Baschanlage eine manuelle Druckknopfsteuerung besitzt und verschiedene Prüfvorgänge ausschließlicb manuell erfolgen. Die Einzelmaschinen, Anlagen und Arbeitsgeräte sind in der prinzipiell gleichen Weise wie für einen Einsatz außerhalb des Systems gestaltet.
• Die Belieferung der Arbeitsstationen 101 bis 108; 201 bis 208; 301 bis 308; 40't bis 408 mit den Werkstücken erfolgt entlang von Förderwegen mittels -Transporteinrichtungen. Dazu ist in der Längsachse der aneinandergrenzenden Untersysteme 1 und 2 ein Längsförderweg 7 angeordnet. Am Ende des Untersystems 2 verbindet ein Querförderweg 8 das Untersystem 2 mit dem Untersystem 3. Die Längsachse des Untersystems 3 und des sich anschließenden Untersystems 4 wird voneinem Längsförderweg 9 gebildet.
• Die zur Fertigung kommenden Lose gleichartigerWerkstücke werden auf Werkstückpaletten transportiert.
• An den Förderwegen sind eine Reihe von Pufferstellen vorhanden. So befindet sich vor dem Untersystem 1 ein Werkstückpaletten-Eingangsspeicher 20, zwischen Untersystem 1 und Untersystem 2 ein Werkstückpaletten-Zwischenapeicher 21, zwischen Untersystem 2 und Querförderweg 8 ein Werkstückpaletten- Zwischenspeicher 22, zwischen Querförderweg 8 und Untersystem 3 ein Werkstückpaletten-Zwischenspeicher 23, zwischen Untersystem 3 und Untersystem 4 ein Werkstückpaletten-Zwischenspeicher 24 und nach dem Untersystem 4 ein Werkstäc,kpaletten-Speicherausgang 25. Diese Werkatüokpaletten-Speicher sind jeweils beiderseitig der Langsibrdereege 7 und 9 und quer zu denselben angeordnet.
• Am Beginn des Untersystems 1 geht vorn Längsförderweg 7 beiderseitig eine Querfördergasse 26 in einer jeweils mit dem Werkstückpaletten-Eingangsspeicher 20 übereinstimmenden Länge ab. Am Ende des Untersystems 1 befindet sich eine in bezug auf den Werkstäckpaletten-Zwischenapeicher 21 nach den gleichen Gesichtspunkten angeordnete Querfördergasse 27. In der gleichen Weise ist innerhalb des Untersystems 2 zu Beginn eine Querfördergasse 28 und am Ende eine Querfördergasse 29 angeordnet. Analog gehören zum Untersystem 3 die Qusrfördergessen 30 und 3f, zum Untersystem 4 die Querfürdergasset 32 und 33.
• Im Verlauf der Förderwege befindet sich jeweils am Eingang und am Ausgang des Werkstückpaletten-Eingangsspeichers 20 der Werkstückpaletten-Zwischenspeicher 21 bis 24 und des Werkstückpaletten-Ausgangsspeichers 25 eine Schleuse 5. So ist am Eingang des Werkstückpaletten-Zingangsspeichers 20 eine Schleuse 5.1 angeordnet. Am Ausgang des gleichen Werksttickpaletten-Eingangsapeichers 20 und damit gleichzeitig am Eingang des Untersystems 1 befindet sich eine weitere Schleuse 5.2. Die nächste Schleuse 5.3 befindet sich am Ausgang des Untersystems 1 und damit gleichzeitig am Eingang des Werkstückpaletten-Zwischenspeichers 21; In der gleichen Weise sind dem Untersystem 2 Schleusen 5,4 und 5.5, dem Querförderweg 8 Schleusen 5.e und 5.7, dem Untersystem 3 Schleusen 5.8 und 5.9 und dem Untersystem 4 Schleusen 5.10 und 5.11 zugeordnet.
• Am Ausgang des Werkstückpaletten-Ausgangsspeichers 25 befindet sich eine letzte Schleuse 5.12. Die Schleusen 5.2 bis 5.12 sind Stellen, an denen bedarf sweise Werkstückpaletten in das System eingeschleust bzw. aus ihm ausgeschleust werden kannen, Den einzelnen Arbeitsstationen 101 bis 108; 201 bis 208; 301 bis 308; 401 bis 408 ist jeweils eine Werkstückpaletten-Wechseleinrichtung 6 zugeordnet.
• So gehört zur Arbeitsstation 101 eine zwischen dieser und dem Längsförderweg 7 befindliche Werkstückpaletten-Wechseleinrichtung 6.1. In gleicher Anordnung gehört zur Arbeitsstation 102 eine Werkstückpaletten-Wechseleinrichtung 6.2. Den weiteren Arbeitsstationen 103 bis 108 des Untersystems 1 sind in gleicher Weise Werkstückpaletten-Wechseleinrichtungen 6.3 bis 6.8, den Arbeitsstationen 201 bis 208 des Untersystems 2 Werkstückpaletten-Wechseleinrichtungen 6.11,bis 6.18 zugeordnet. Eine zentrale Steuereinrichtung 34 ist außerhalb des Untersystems 1 bis 4 angeordnet.
• Jedem Untersystem 1 bis 4 sowie dem Querförderwag 8 ist jeweils eine getrennte Werkstückpaletten-Transporteinrichtung 55 zugeordnet (siehe Sig. 3).
• Diese Werkatückpaletten-Transporteinrichtung 55 sind beispielsweise Regalbediengeräte, die die Werkstückpaletten nach einem vorgegebenen Programm entlang der Längförderwege 7; 9 des Querförderweges 8 und der Querfördergåssen 26 bis 33 zwischen dem Werkstückpaletten-Eingangsspeicher 20, den Werkstückpaletten-Zwischenapeicller 21 bis 24, den Werkstückpaletten-Ausgangsspeicher 25 einerseits und den Werkstückpaletten-Wechseleinrichtungen 6 andererseits sowie zwischen letzteren befördern. Die Durchführung der hierbei erforderlichen Bewegungsabläufe sowie die Ausgabe von Start- und Stoppsignalen für die einzelnen Arbeitsstationen 101 bis 108; 201 bis 208; 301 bis 308i 401 bis 408 wird von der zentralen Steuereinrichtung 34 aus gesteuert.
• In Fig. 2 sind weitere Details anhand des Untersystems 1 eingehender beschrieben. Die Ausführungen sind selbstverständlich auf jedes andere Untersystem 2; 3; 4 übertragbar und dort in gleicher Weise gültig.
• Die Arbeitsstationen 101 bis 107 sind automatisierte Einzelmaschinen, die Arbeitsstation 108 hingegen ist eine manuell betätigte Prüfeinriohtung. Die den Arbeitsstationen 101 bis 107 zugeordneten Werkstückpalet ten-Wechseleinrichtunen 6.1 bis 6.7 sind jeweils für 3 Palettenplätze ausgelegt. Diese 3 Palettenplätze sind für eine in Warteposition, in Arbeitsposition oder in Abrufposition befindliche Werkstückpalette vorgesehen.
• Die zur Arbeitsstation 108 gehörige Werkstückpaletten-Wechseleinrichtung 6.8 ist hingegen nur mit einem Palettenplatz für eine in Arbeitsposition befindliche Werkstückpalette ausgestattet.
• Die Arbeitsstation 101 wird von einer dezentralen Steuereinrichtung 12 1 gesteuert, die Arbeitsstation 102 von einer dezentralen Steuereinrichtung 12.2. Entsprechend gehören zu den weiteren Arbeitsstationen 103 bis 107 weitere dezentrale Steuereinrichtungen 12.3 bis 12.7. Die Arbeitsstation 108 besitzt als handbetätigte Prüfeinrichtung keine derartige dezentrale Steuereinrichtung 12.
• Jeder Arbeitsstation 101 bis 108 ist eine Umrustpaletten-Ablage 13 zugeordnet. So gehört zur Arbeitsstation 101 eine Umrüst-Paletten-Ablage 13.1. Analog befinden sich an den Arbeitsstationen i02 bis 108 jeweils zugehörige Umrüstpaletten Ablagen 13.2 bis 13.8.
• Weiterhin sind die Arbeitsstationen 101 bis 107 mit ersten Datenanzeigemitteln 14 ausgerüstet.
• Zur Arbeitsstation 101 gehört ein erstes Datenanzeigemittel 14.1, zu den weiteren Arbeitsstationen 102. bis 107 weitere erste Datenanzeigemittel 14.2 bis 14.7. Der Arbeitsstation 108 ist als manuell betitigte Prüfeinrichtung dagegen kein erstes Datenanzeigemittel 14 beigegeben.
• Im Untersystem 1 befindet sich an einer Stelle, die einen guten Überblick über die Arbeitsstationen 101 bis 108 gestattet, ein Dispatcherpult 10.1.
• Dieses Dispatoherpult besitzt eine Handbedienungseinrichtung 110, mit deren Hilfe ein Dispatcher Steuervorgänge auslösen kann und dabei die von der zentralen Steuereinrichtung 34 sonst automatisch gesteuerten Vorgänge in beabsichtigter Weise beeinfluß. Die Zuschaltung der Handbedienungseinrichtung 110 und Ab trennung des Untersystems 1 von der zentralen Steuereinrichtung 34 erfolgt dabei mittels eines Wahlschalters am Dispatcherpult 10.1. Weiterhin besitzt das Dispataherpult 10.1 ein zweites Datenanzeigemittel 58. Diesea sowie ein drittes Datenanzeigemittel 59., das in Gestalt einer Großsichtanzeige von allen Arbeitsstationen des Untersystems 1 aus gut erkennbar ist, bringen Daten zur Anzeige, die wichtige Zustände innerhalb des Untersystems 1 kennzeichnen.
• Jedes Untersystem 1 bis 4 ist in gleicher Weise mit einem Dispatcherpult 10 ausgerüstet, während das dritte Datenanzeigemittel 59 nur bei Bedarf eingesetzt wird. So befindet sich im Untersystem 2 (siehe Fig. 1) lediglich ein Dispatcherpult 10., Zur Erläuterung der Steuervorgänge im System sind in Fig. 3 die Arbeitsstationen 101 bis 102 des Untersystems 1 sowie die zugehörige Werkstückpaletten-Transporteinrichtung 55 beispielhaft herangezogen.
• Dabei sind verzweigte Kanäle, wie ein Adressenkanal 41, ein Informationseingabekanal 42, ein Informationsausgabekanal 43, ein Interruptkanal 44 und ein Steuerkanal 45 an den Übertragungswegen beteiligt. Die zentrale Steuereinrichtung 34 ist so über einen Adressenkanal 41.0, einen Informationseingabekana1 42.0 einen Inforiiiationsausgabekanal 43.0, einen Interruptkanal 44.0 und einen Steuerkanal 45.0 mit einer Verteilereinrichtung 60 verbunden. Diese Verteilereinrichtung 60 befindet sich im Diapatcherpult 10.1 des Untersystems 1. Von ihr aus werden diese Kanäle zu einer weiteren, dem nächsten Untersystem zugeordneten Verteilereinrichtung 60 geführt, und zwar mittels eines Adressenkanals 41. a, eines Informationseingabekanals 42. a, eines Informationsausgabekanals 43.a, eines Interruptkanals 44.a und eines Steuerkanals 45.a.
• Weiterhin werden der Adressenkanal 41.0, der Informationseingabekanal 42.0, der Informationsausgabekanal 43.0 und der Steuerkanal 45.0 über die Verteilereinrichtung 60 hinausgehend zu Kopplungseinrichtungen 38 geführt. Zum Abschluß der Kopplungseinrichtung 38.1 an die Verteilereinrichtung 60 dienen dabei ein Ädressenkanal 41.1, ein Informationseingabekanal 42.1, ein Informationsausgabekanal 43.1 und ein Steuerkanal 45.1, während der Interruptkanal 44.0 innerhalb des Untersystems 1 in einzelne Interrtiptleltungen 46 aufgeteilt ist. Der Anschluß der Kopplungseinrichtung 38.2 erfolgt über die Kopplungseinrichtung 38.1, zu der ein Adressenkanal 41.2, ein Informationseingabekanal 42.2, ein Informationsauagabekanal 43.2 und ein Steuerkanal 45.2, führt. Adressenkanal 41.3, Informationseingabekanal 42.3, Informationsausgabekanal 43.3 und Steuerkanal 45.3 gehen von der Kopplungseinrichtung 38.2 zur nächsten, nicht dargestellten Kopplungseinrichtung 38.3 weiter.
• Die letzte Kopplungseinrichtung 38.9 des Untersystems 1 ist über einen Adressenkanal 41.9, einen Informationseingabekanal 42.9, einen Informationsausgabekanal 43.9 an die vorletzte Kopplungseinrichtung 38.8 angeschlossen.
• Die Kopplungseinrichtung 38.1 ist über vier Eingabekanäle 48.1 und vier Ausgabekanäle 49.1 mit der der Arbeitsatation 101 zugeordneten dezentralen Steuereinrichtung 12.1 verbunden. In gleicher Weise ist die Kopplungseinrichtung 38.2 über vier Eingabekanäle 48.2 und vier Ausgåbekanäle 49.2 mit der der Arbeitsstation 102 zugeordneten dezentralen Steuereinrichtung 12.2 sowie die Kopplungseinrich tung 38.9 über vier Eingabekanäle 48.9 und vier Ausgabekanäle 49.9 mit einer dezentralen Steuereinrichtung 12.9 verbunden. Die dezentrale Steuereinrichtung 12.9 ist der Werkstückpaletten-Transporteinrichtung 55 zugeordnet. Die Arbeitsstation 101 ist mit Datenerfassungsmitteln 52.1, die Arbeitsstation 102 mit Datenerfassungsmitteln 52.2 und die Werkstückpaletten-Transporteinrichtung 55 mit Datenerfassungsmitteln 52.9 ausgestattet.
• Die weiterhin zum Untersystem 1 gehörenden, in Fig. 3 nicht gezeigten Arbeitsstationen 103 bis 107 sind jeweils mit einer zugeordneten Kopplungseinrichtung 38.3 bis 38.7 versehen (nicht dargestellt). Jede Kopplungseinrichtung 38 ist über eine Interruptleitung 46 mit der Verteilereinrichtung 50 verbunden, so die Kopplungseinrichtung 38.1 über eine Interruptleitung 46.1, die Kopplungseinrichtung 38.2 über eine Interruptleitung 46.2 und die Kopplungaeinrichtung 38.9 über eine Interruptleitung 46.9.
• An den Adressenkanal 41, den Informationseingabekanal 42, den Informationsausgabekanal 43 und den Steuerkanal 45 sind weiterhin in gleicher, aber nicht gezeigter Weise über jeweils eine Kopplungseinrichtung 38 die Arbeitsstationen 201 bis 208; 301 bis 308; 401 bis 408 aller zum System gehörenden weiteren Untersysteme 2; 3; 4 sowie die zu jedem Untersystem 2; 3; 4 jeweils gehörende Werkstück-Paletten-Transporteinrichtung 55 über die jeweilige Verteilereinrichtung 60 angeschlossen.
• Schließlici ist über die Verteilereinrichtung 60 an einen Adressenkanal 41.z, an einen Informationseingabekanal 42.z und an einen Informationsausgabekanal 430z ein drittes Datenanzeigemittel 59 angeschlossen, so für das beschriebene Untersystem 1 das dritte Datenanzeigemittel 59.1 Adressenkanal 41, Informationseingabekanal 42, Informatlonsausgabekanal 43, Interruptkanal 44, Steuerkanal 45, die vier Eingabekanäle 48 jeder Kopplungseinrichtung 38 sowie die vier Ausgabekanäle 49 derselben sind für die parallele Datenübertragung eingerichtet.
• Die Wirkungsweise der Erfindung ist wie folgt: Ein zum beliebigen Zeitpunkt angenommener Zustand sei unter anderem dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Arbeitsstation der Werkstückpaletten-Wechseleinrichtung 6.1 eine Werkstückpalette befindet.
• Von dieser Werkstückpalette wird jeweils ein Werkstückrohling entnommen, in die Arbeitsstation 101 eingespannt, entsprechend des im Programm enthaltenen Fertigungsablaufes abgearbeitet, ausgespannt und auf die Werkstückpalette zurückgebracht. Das Programm wird der Arbeitsstation 101 an Ort und Stelle offline eingegeben.
• Der besetzte Belegungszustand der genannten Arbeitsposition wird innerhalb der Datenerfassungsinittel 52.1 festgestellt, über die dezentrale Steuereinrichtung 12.1 und einen der vier Eingabekanäle 48.1 als statisch anstehendes Signal an die Kopplungseinrichtung 38.1 angelegt. Innerhalb des Systems ist das Werkstücklos durch die Nummer der Werkstückpalette gekennzeichnet. Die Werkstückpalettennummer wird innerhalb der Datenerfassungsmittel 52.1 gelesen und steht als statisches Signal ebenfalls an der Kopplungseinrichtung 38.1 an. In gleicher Weise wird eine Anzahl weiterer Zustandsinformationen als statisch anstehende Signale der Kopplungseinrichtung 38.1 zugeführt, z.Bv die Belegungszustände der arteposition und der Xbrufposition innerhalb der Werkstückpaletten-We-chseleinrichtung 6.1, ein vorhandener Betriebszustand "Automatik", ein nicht vorhandener Betriebszustand "Einrichzten" und eine nicht eingetretene Betriebsstörung. Jede der in den vier Eingabekanälen 48.1 befindliche Leitung ist der ÜbertraGung eines bestimmten Signales fest zugeordnet. Innerhalb der Kopplungseinrichtung 38.1 sind die Leitungen aller vier Eingabekanäle 38.1 auf eine Interrupt-Baugruppe geführt. Solange alle ankommenden Signale lediglich solche Zustandsinformat ionen kennzeichnen, die eine Weiterfütrung des Fertigungsablaufes innerhalb der Arbeitsstation 101 in der bisherigen Form verlangen, gibt die Interrupt-Baugruppe kein Interruptsignal aus.
• Sobald jedoch eine Zustandsänderung eintritt, erfolgt ein Wechsel eines der an der Kopplungseinrichtung 38.1 anstehenden statischen Signale und bewirkt, daß die Interruptbaugruppe ein Interruptsignal bildet. Dieses Interruptsignal wird als statisches Signal von der Kopplungseinrichtung 38.1 über die Interruptleitung 46.1 an die Verteilereinrichtung 60 und von dort weiter über den Interruptkanal 44.0 an die zentrale Steuereinrichtung 34 übertragen. Es bewirkt, daß die zentrale Steuereinrichtung 34 für eine Korrespondenz mit der dezentralen Steuereinrichtung 12.1 aktiviert wird.
• Über den Adressenkanal 41 gelangt zunächst ein Ruf-Signal auf die Kopplungseinrichtung 36.1. Dieses Rufsignal tastet zyklisch die vier Eingabekanäle 48.1 dahingehend ab, in welchem dieser vier Eingabekanäle die eingetretene Zustandsänderung statisch ansteht. Ist dies festgestellt, wird anschließend der Informationseingabekanal 42 auf diesen betreffenden Eingabekanal zugeschaltet. Zu diesem Zweck sind in der Kopplungseinrichtung 38.1 Verknüpfungsbaugruppen enthalten. Über die so durcIgeschaltete Verbindung werden geänderte Zustandainformationen über die Verteilereinrichtung 60 hinweg in die zentrale Steuereinrichtung 34 übernommen.
• Je nach Art der geänderten Zustands information erfolgt unter Einhaltung eines extern ermittelten und von der zentralen Steuereinrichtung 34 befolgten Progxammablaufes die Ansteuerung der Ärbeitsstation 101 oder der Werkstückpaletten-Transporteinrichtung 55 in einer Weise, die dem Fortgang des Fertigungsprozesses dient. Dabei wird zunächst über den Adressenkanal 41 ein von der zentralen Steuereinrichtung 34 ausgehendes Rufsignal ausgegeben.
• Dieses Ruf Signal enthält Bits zur Ansteuerung der in Betracht kommenden Kopplungseinrichtung 38, im vorliegenden Beispiel also der zum Untersystem 1 gehörenden Kopplungseinrichtung 38.1, sofern die nachfolgende Information ein Start- oder Stoppbefehl für die Arbeitsstation 101 ist, oder aber der Kopplungseinrichtung 38.9, sofern die nachfolgende Information einen erforderlichen Palettentransport betrifft. Daneben enthält das Rufsignal Bits, mit denen der zur Datenübertragung innerhalb der vier Ausgabekanäle 49.1 bzw. 49.9 zu aktivierende Ausgabekanal angesprochen wird. Damit schaltet dieses Rufsignal den Informationsausgabekanal 43 auf die dezentrale Steuereinrichtung 12.1 bzw. 12.9 durch.
• Diese Durchschaltung wird über Entschlüsseiungs und Verknüpfungsbaugruppen realisiert, die in jeder Kopplungseinrichtung 38 vorhanden sind. Anschlieeend wird die für den Fortgang des Fertigungsprozesses benötigte Information übertragen und löst eine entsprechende Schaithandlung aus. Diese Information kann ein Start- oder Stoppbefehl für die Arbeitsstation 101 sein. Sie kann aber auch eine Startposition beinhalten, von der aus die Werkstückpaletten-Transporteinrichtung 55 eine Werkstückpalette abholen soll aowie eine Zielposition, zu der diese Werkstückpalette zu transportieren ist. Außerdem ist in diesem Fall die Nummer der zu transportierenden Werkstückpalette Bestandteil dieser Information, damit von der Startposition keine dort fehlerhaft befindliche Werksttickpalette abgeholt wird. Als Startpositionen kommen die Abrufpositionen der Werkstückpaletten-Wechseleinrichtung 6.2 bis 6.6 sowie die Plätze des Werkstückpaletten-Eingangssp@ichers 20 puder des Werksttickpaletten-Zwischenspeichers 21 infrage, als Zielpositionen die Wartepositionen der Werkstückpaletten-Wechseleinrichtungen 6.2 bis 6.8 sowie freie Plätze des Werkstückpaletten-Zwischenspeichers 21 in den Fällen, wo die lt. programmierter Information anzufahrenden Wartepositionen noch von einer anderen Werkstückpalette belegt sind. Mit Ausnahme des letzten Falles verläuft der Werkstückpalettentransport zwischen den jeweils in den Fertigungsablauf einbezogenen Arbeitsstationen 101 bis 108 des Untersystems 1 zwangsläufig. Die für den Datenaustausch erforderlichen refbenfolgemlrßigen Abläufe und Zeitbedingungen werden über Signale gesteuert, die über einen Steuerkanal 45 übertragen werden. Die für die Arbeitsatation 101 angenommenen und zur Beschreibung herangezogenen Zustände und Zustandsänderungen sowie deren Auswirkungen aut Zustünde und Veränderungen in den zugehörigen Datenübertragungaeinrichtungen sind in gleicher Weise auf die anderen Arbeitsstationen 102 bis 108 übertragbar.
• Die aufgezeigte Organisation der Datenübertragung bezieht ein, daß die Kopplungseinrichtungen 38 jeweils unmittelbar neben den zugehörigen dezentralen Steuereinrichtungen 12 angeordnet sind. Auf diese Weise sind die jeweils vier Eingabekanäle 48 und die vier Ausgabekanäle 49 sehr kurz. Die Kopplungseinrichtungen 38 beinhalten keine Speicher. Sie schalten die Datenübertragungswege von der Datenquelle zur Datenempfangsstelle in beiden Richtung gen jeweils direkt durch Damit ist der Aufwand für diese Systemsteuerung sehr niedrig.
• Die zur Fertigung eines Loaes gleicher Werkstücke an einer Arbeitsstation 101 bis 108 benötigten voreingestellten Werkzeuge werden jeweils auf einer Umrüstpalette einer der Arbeitsstationen 101 bis 108 zugeordneten Umrüstpaletten-Ablage 13 nahe einem Zeitpunkt zugeführt, bei dem die Werkstückpaletten-Transporteinrichtung 55 an der zur Arbeitsstation 101 bis 108 gehörenden Werkstückpaletten-Wechseleinrichtung 6.1 bis 6.8 anlangt. Somit stehen einerseits die Werkzeuge rechtzeitig zum Umrüsten der Maschine zur Verfügung, zum anderen konnt keine unnütze Anhäufung nicht unmittelbar benötigter Werkzeuge an den Arbeitsstationen 101 bis 108 zustande.
• Zusammen mit den Werkzeugen werden die für den jeweiligen Fertigungsablauf benötigten Programmträger, beispielsweise Lochbänder oder Nockenleisten, auf der Umrüstpalette transportiert. Das gleiche trifft auf Werkzeug-Greifvorrichtungen zu, sofern die jeweilige Einzelmaschine mit einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung ausgestattet ist. Nicht mehr benötigte Umrüstpaletten werden von den Umrüstpalstten-Ablagen 13 entfernt und außerhalb des Systems neu bestückt.
• Die Transports der Umrüstpaletten erfolgen entlang der Zwischenräume zwischen den dezentralen Steuereinrichtungen 12 und den zugehörigen Umrüstpaletten-Ablagen 13.
• Die im System enthaltenen Schleusen 5 sind mit Erkennungsmitteln für die erkstückpalettenn'unmern ausgestattet. Aut diese weise ist es möglich festzustellen, welche Werkstückpaletten sich in den einzelnen Speicherbereichen bzw. innerhalb der einzelnen Untersysteme 1 bis 4 aufhalten. Die Feststellung belegter i'?tze des Werkstückpaletten-Eingangsspeichers 2@ bzw. des Werkstückpaletten-Zwischenspeichers 21 und belegter Positionen der Werkstückpaletten-Wechseleinrichtungen 6.1 bis 6.8 ist mit der Identifizierung der jeweiligen Werkstückpalettennummern verbnden. Ausgewählte Belegungssustände ebenso wie auges hlte Betriebszustände der einzelnen Arbeitsstationen 101 bis 108 gelangen in einer zweckmäßigen örtlichen Verteilung zur Anzeige und verhelfen so dem am Untersystem 1 tZtigen Dispatcher bzw. der Bedienperson zu der erforderlichen Übersicht.
• Erste Datenanzeigemittel 14 befinden sich an jeder Einzelmaschine und machen deren ßetriebszustand sichtbar. Die an den Arbeitsstationen 101 bis 108 im Untersystem 1 tätige Bedienperson wird auf diese Weise von den erforderlichenfalls an den Arbeitsstationen 101 bis 108 durchzuführenden Handhabungen unterrichtet, beispielsweise von einem vorzunehmenden Einrichtbetrieb für das erste Werkstück des neu an der Einzelmaschine zur Bearbeitung kommenden Werkstückloses.
• Zweite Datenanzeigemittel 58 sind auf dem Dispatoherpult 10.1 vorhanden und machen Belegungs- und Betriebszustände der Arbeitsstationen 101 bis 108 und der Werkstückpaletten-Transporteinrichtung 55 sichtbar. Der Dispatcher ist dadurch in der Lage, den reibungslosen Ablauf der im Untersystei 1 stattfindenden Fer5tigungsvorgänge zu überwachen.
• Vorzugsweise werden die zweiten Datenanzeigemittel 58 in Verbindung mit der Bedienung der gleichfalls auf dem Dispatcherpult 10.1 befindlichen Handbedienungseinrichtung 110 aktiviert. Wünscht beispielsweise der im Untersystem 1 tätige Dispatcher, sich mit der Arbeitsstation 101 in Verbindung zu setzen, um den dort vorliegenden Betriebazustand zu erfahren, dann stellt er eine in der Handbedienungseinrichtung 110 dafür enthaltene Schalterkombination entsprechend ein. Uber den Adressenkanal 41 gelangt dieser Ruf an die Kopplungseinrichtung 38.1 und schaltet denjenigen der vier Eingabekanäle 48.1 auf den Inforamtionseingabekanal 42 durch, in dem der erfragte Betriebszustand als statische Informatlon anliegt.
• Das dritte Datenanzeigemittel 59.1 macht vorzugsweise-die Start- und Zielposition für die Aufgerufenen oder in Durchführung begriffenen Transportvorgänge seitens der Werkstückpaletten-Transporteinrichtung 55 sichtbar.
• Das Einschreiben und Löschen dieser Positionen in das dritte Datenanzeigemittel 59.1 erfolgt entweder von der zentralen Steuereinrichtung 34 oder von der im Untersystem 1 befindlichen Handbedienungseinrichtung 110 aus.
• Die vorstehend anhand des Untersystem 1 beachrieb benen Zusammenhänge sind selbstverständlich analog auf die Untersysteme 2 bis 4 übertragbar.

Claims (11)

Patent ansprüche

1.ystem zur serienmäßigen Fertigung von insbesonder. zahnradförmigen Werkstücken in mehreren auteinznderiolgendent im Verlauf eines Werkstückflusses stattfindenden Arbeitagängen, mit Arbeitsatationen, deren Arten und Anzahl einer vorgesehenen Fertigungsaufgabe angepaßt sind und mit Werkstückpaletten-Transporteinrichtungen sum Transport von Werkstückpaletten mit darauf befindlichen Losen gleicher Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsstationen (101 bis 1081 201 bis 208; 3Q1 bis 308t 401 bis 408) aus automatisierten Einzelmaschinen, Anlagen uzd/oder Arbeitsgeräten unterschiedlichen Automatisierungsgrades bestehen und daß eine Syetemateuerung vorhanden ist, die zur steuerungsmäßigen Verkettung von jeweils einzeln durch vorbereitete Programmträger hinsichtlich ihres Pertigungsablaufes gesteuerten oder mit Festpogrammsteuerung ausgestatteten oder handbettigten Arbeitsstationen (101 bis 108; 201 bis 208; 301 bis 3083 401 bis 408) dient.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Arbeitsstationen (101 bis 108; 201 bis 208t 301 bis 308; 401 bis 408) zu Untersystemen(1; 2; 3; 4) geordnet sind.

3. System nach Anspruch 1 und 2» dadurch gekennzeichnet, daß die Untersysteme (1; 2; 3; 4) nach dem Werkstättenprinzip aufgebaut sind.

4. System nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Untersystem (1; 2; 3; 4) eine einzelne Werkstückaletten-Transporteinrichtung (55) zugeordnet ist.

5. System nach Anspruch 1 bis 4, insbesondere Systemsteuerung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a. Datenerfassungsmittel (52) zur fortlaufenden Erfassung und Speicherung von Belegungszuständen und/oder Betriebszuständen der Arbeitsstationen (101 bis 108; 201 bis 208; 301 bis 3081 401 bis 408) und Werkstückpaletten-Transporteinrichtungen (55), b. eine zentrale Steuereinrichtung (34), die im Ergebnis eingetretener Zustandsänderungen einen Beginn bzw. Beendigung der Fertigungsabläufe in den einzelnen Arbeitsstationen (101 bis 108; 201 bis 208; 301 bis 3Q8; 401 bis 408), die Durchführung von Belegungsabläufen der Werkstückpaletten und die davon abgeleitete Durchführung von Bewegungsabläufen von Umrüstpaletten bewirkt, 0. dezentrale Steuer einrichtungen (12), die jeweils den einzelnen Arbeitsstationen (101 bis 108; 201 bis 208; 301 bis 306; 501 bis 408) und Werkstückpaletten-Transporteinrichtungen (55) zugeordnet und mit Speichereinrichtungen versehen sind, d. Datenübertragungseinrichtungen zum parallelen Übertragen sowehl von statisch anstehenden Signalen über Zustandsänderungen von den de.

zentralen Steuereinrichtungen (12) zur sentralen Steuereinrichtung (34) als auch von statisch anstehenden Steuerdaten von der zentralen Steuereinrichtung (34) zu den dezentralen Steuereinrichtungen (12).

6. System nach Anspruch 1 bis 5, insbesondere Systemsteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragungaeinrichtung besteht aus a. speicherlosen Kopplungseinrichtungen (38), die jeweils einer dezentralen Steuereinrichtung (12) zugeordnet sind, b. Verteilereinrichtungen (60), die jeweils einer Anzahl von Kopplungseinriohtungen (38) zugse ordnet sind, c. einem Adressenkanal (41), einem Informationseingabekanal (42), einem Informationsaurgabc, kanal (43) und einem Steuerkanal (45), die die zentrale Steuereinrichtung (34) mit den V.rteilereinrichtungen (60) und über diese htweg mit allen Kopplungseinrichtungen (38) vorbinden, d. jeweils mehrere Eingabekanäle (48) für Jede einzelne Kopplungseinrichtung (38), mit denen diese Kopplungseinrichtung (38) an die zugehörige dezentrale Steuereinrichtung (12) angeschlossen istt er jeweils mehrere Ausgabekanäle (49) für jede einzelne Kopplungseinrichtung (38), die diese Kopplungaeinrichtung (38) ebenfalls mit der zugehörigen dezentralen Steuereinrichtung (12) verbinden, f. jeweils einer Interruptleitung (46) zwischen jeder Kopplungseinrichtung (38) und der sugeordneten Verteilereinrichtung (60), g. einem Interruptkanal, der die Verteilereinrichtung (60) mit der zentralen Steuereinrichtung (34) verbindet.

7. System nach Anspruch 1 bis 6 insbesondere Systemsteuerung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß erste Datenanzeigemittel (14) enthalten sind, die den Einzelmaschinen zugeordnet die Betriebszustände der Einzelmaschinen sichtbar machen.

8, System nach Anspruch 1 bis 7, insbesondere Systemateuerung, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Datenanzeigemittel (58) enthalten sind, die jedem Untersystem (1; 2; 3; 4) sugeordnet sind und die Belegungs- und Betriebszustände der Arbeitsstationen (101 bis 108; 201 bis 208; 301 bis 308; 401 bis 408) und Werkstückpaletten-Transporteinrichtungen (55) sichtbar machen.

9. System nach Anspruch 1 bis 8, insbesondere Systemsteuerung, -v dadurch gekennzeichnet, daß dritte Datenanzeigemittel (59) enthalten sind, die jedem Untersystem 1; 2; 3; 4) zugeordnet Startpositionen und Zielpositionen für die Bewegungsabiäufe der zugehörigen werkstückpaletten-Transporteinrichtung (55) sichtbar machen.

10. System nach Anspruch t bis 9, insbesondere Systemsteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß Handbedienungseinrichtungen (110) vorhanden sind, die jeweils einem Untersystem (1; 2; 3; 4) zugeordnet und alternativ zur zentralen Steuereinrichtung (34) zuschaltbar sind.

11. System nach Anspruch 1 bis 10, insbesondere Systessteuerungt d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zentrale Steuereinrichtung (34) ein Prozeßrechner ist.