DE2509762A1

DE2509762A1 - Einrichtung zum automatisieren von fertigungsablaeufen, insbesondere in verbindung mit werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2509762A1
Application number: DE19752509762
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Fritz; Herbert Maser
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1975-03-06
Filing date: 1975-03-06
Publication date: 1976-09-16

Description

Einrichtung zum Automatisieren von Fertigungsabläufen, insbesondere in Verbindung mit Werkzeugmaschinen Bei der Fertigung mittlerer und kleiner Serien war bisher in den meisten Fällen eine Automatisierung oder auch nur Teilautomatisierung nicht wirtschaftlich. Das lag u*a. daran, daß die bekannten Hilfsmittel wie Magazine, Zuführgeräte, Lader usw. eine in Bezug auf die geringen Losgrößen zu lange Zeit für das Umrüsten erforderten, Außerdem waren sie zu sehr bedienungsabhängig, weil sie nicht in ihren Funktionen miteinander verknüpft waren.
Es stellt sich also die Aufgabe, eine Einrichtung zum Automatisieren des Fertigungsablaufs bei Mittel- und Kleinserien zu schaffen, die dadurch wirtschaftlich ist, daß sie erstens eine im Vergleich mit bekannten Anlagen kurze Umrüstzeit aufweist, zweitens eine erhebliche Reduzierung der Nebenzeiten erbringt und drittens mit ihren einzelnen Teilen bzw. deren Funktionen so verknüpft ist, daß ein wesentlich geringerer Bedienungsaufwand als bisher erforaerlich ist.
lach der Erfindung ist hierzu eine Kombination z.Tl. bekannter Merkmale vorgesehen. Ein wesentlicher Bestandteil der Einrichtung ist zunächst ein Kettenmagazin, das die zu bearbeitenden Werkstücke trägt und diese taktweise fortschaltet, d.h. abhängig von der Bearbeitungszeit des einzelnen Teils, Mit diesem Magazin arbeitet zusammen eine automatische Handhabungsvorrichtung zum Entnehmen und Wiedereinlegen der Werkstücke aus dem bzw. in das Magazin. Für das Wiedereinlegen kann auch ein anderes, zweites Magazin vorgesehen seine Beide Geräte, Magazin und Handhabungsgerät sind miteinander verbunden durch mechanische, elektrische und elektronische Steuer-, Schalt- und Antriebsmittel mit den zugehörigen Kabelverbindungen.
Das Magazin weist zwei synchron und parallel zueinander laufende retten auf, die durch horizontale und gegen Verdrehen gegeneinander gesicherte Stäbe verbunden sind. Diese Stäbe haben ein kantiges, vorzugsweise Rechteckprofil und es können auf ihnen Werkstückträger unterschiedlicher Art ohne Werkzeug auswechselbar angeordnet werden.
Zum Antrieb der Werkstückträger-Ketten und für das Verfahren des Magazins sind handeS~ubliche Motoren und Getriebe wahlweise mit dem Magazin verbunden oder getrennt davon stationär angeordnet.
Die stationäre Anordnung der Antriebsmittel hat die Vorteile, daß pro Werkzeugmaschine je nur ein Satz davon erforderlich ist, unabhängig von der Zahl der Magazine, und daß außerdem die gefüllten Magazine z.B. durch Waschanlagen zum Reinigen der Werkstücke gefahren werden können.
Die Werkstückträger können in der Weise ausgebildet sein, daß sie die Werkstücke nicht nur einseitig, sondern beiderseitig der Stäbe bzw. der Ketten tragen. In diesem Fall ist das Magazin um eine senkrechte Achse schwenkbar, die von einem Magazinunterteil getragen wird, das für sich als Fahrgestell ausgebildet ist. Wenn also das Magazin um 1800 geschwenkt worden ist, sind auch die innenliegenden Werkstücke von dem Handhabunsgerät erfaßbar, nachdem sie mittels der Ketten auf die der Maschine zugewandte Magazinseite befördert worden sind.
Die Werkstücke müssen von der damit beschickten Maschine aufgenommen werden, wozu üblicherweise Spannfutter und verfahrbare Reitstockspitzen sowie sonstige Spannvorrichtungen gehören, die auch einzeln zur Anwendung kommen können, Außer den Antrieben für das Magazin müssen also auch die Spannmittel der Werkzeugmaschine mit ihren Antrieben an die Steuer- und Schaltmittel angeschlossen sein, um den ganzen Fertigungsablauf zu automatisieren.
Das Magazin trägt mechanische Steuer- und Schaltmittel in Form von Schienen mit verstellbaren Nocken, die zum Codieren der Magazinstellung in Längsrichtung dienen, In der Zeichnung sind wesentliche Teile der Einrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 die Seitenansicht des Magazins, Fig. 2 die Stirnansicht zu Fig. 1, Fig. 3 den Grundriß zu Fig. 1, Fig. 4 bis Fig. 11 verschiedene Bauarten von Werkstückträgern zum Aufstecken auf die Längsstangen des Magazins.
Nach Fig. 1 bis 3 besteht das Magazin aus einem rechteckigen rrofileisengestell 1, das auf Rollen 2, die in Beschickungsstellung des Magazins auf einer Seite in einer Schiene 3 geführt sind, fahrbar ist. Oben und unten sind in Längsrichtung Wellen 4 angeordnet, die auf Kettenrädern 5 Ketten 6 tragen. Die Kettenräder sind auf den Wellen gegen Verdrehen gesichert, so daß also die Ketten synchron laufen, außerdem natürlich, wie Fig. 1 zeigt, parallel zueinander.
Auf den Ketten sind Stäbe 7 befestigt, die als Halter für Träger 8 dienen, die ihrerseits die zu bearbeitenden Werkstücke 9 aufnehmen, hier im Beispiel kleine Zylinder.
Damit die Träger und mit ihnen die Werkstücke beim Transport von einer Stellung zur anderen stets ihre Lage beibehalten, sind sie mittels einer weiteren Kette 10, die, ähnlich wie die Magazinketten, über oben und unten angeordnete Kettenräder 11 läuft, parallel zu sich geführt. (s. Fig. 2) Als Antrieb für die Tragketten des Magazins dient ein Motor 12, der über ein Kettenrad 13 eine waagerecht geführte Kette 14 bewegt. In diese greift ein weiteres Kettenrad 15 eines Schneckengetriebes 16 ein, dessen Abtriebsseite auf die Kettenräder 5 wirkt.
Die Einzelheiten dieses Antriebs entsprechen üblichem konstruktivem Standard und sind daher hier nicht dargestellt.
Ein weiterer Motor 17 bewegt über eine Zahnstange 18 das Magazin taktweise nach rechts, (Fig. 3)sobald eine Werkstückreihe bearbeitet worden ist. Dieses Fortschalten nach rechts wird gesteuert mittels einer am Magazin befindlichen Codierleiste bzw. Schiene mit verstellbaren Nocken. (nicht dargestellt) Um bei dem Fortschalten des Magazins in Längsrichtung das Kettenrad 15 und damit über das Getriebe 16 die Kettenräder 5 nicht auch anzutreiben, ist für eine Drehrichtung zwischen Kettenrad 15 und Schnecken-Getriebe 16 ein Freilauf 19, oder als weitere Ausführungsvariante eine elektromagnetisch betätigte Kupplung am Motor 12 vorgesehen.
Bei der beschriebenen Anlage sind die Motoren 12, 17 stationär angeordnet und nur das Schnecken-Getriebe 16 mit dem Magazin verbunden, Damit wird ermöglicht, das Magazin z.B. zum Reinigen der Werkstücke durch eine Waschanlage zu fahren, Wenn aber auf diese Arbeitsfolge verzichtet werden kann, ist es möglich, auch die Motoren mit dem Magazin zu verbinden. Man erhält damit eine Einrichtung, mittels derer mehrere Werkzeugmaschinen beschickt werden können, wobei dann der Antriebssatz auf jedem Magazin vorhanden sein muß, Die für das Weitertakten notwendige Zahnstange 18 muß dann vor jeder Bearbeitungsmaschine stationär angebracht werden.
Auch hier sind die Einzelheiten üblicher Standard, so daß auf eine Darstellung in der Zeichnung verzichtet worden ist, In Fig. 4 bis 11 sind Bauarten von Werkstückträgern dargestellt.
Mit 7 sind die Stäbe an den Ketten 6 bezeichnet, auf welchen die Träger 8 anzuordnen sind (Fig. 4,5). Zweiseitige Träger zeigen Fig. 9 bis 11, teils für Dreh- teils für Flachteile. Zum Arretieren der Träger auf den Stäben sind Federelemente 20 vorgesehen. Gibt man den Trägern in dem mittleren U-Teil etwas Vorspannung, (Fig. 1C so genügt diese oft für das Arretieren der Träger auf den Stäben.
Das Ausrichten der Werkstücke in den#Trägern erfolgt mittels Anschlägen 22.
In allen Fällen sind die Träger leicht, d.h. ohne Werkzeug austaus chbar.
In Fig. 4 bis 11 sind nur einige Beispiele für Bauarten von Trägern dargestellt. Die Variationsmöglichkeit ist danach praktisch unbegrenzt. Dieses gilt auch für die Größe der Werkstücke, wenn auch in bestimmten Grenzen.
Das vorbeschriebene Magazin wird kombiniert mit einem automatischen, fest- oder freiprogrammierbaren, Handhabunsgerät, Verwendet wird eine Bauart mit einem oder zwei Greifern, die in der Weise programmierbar sind, daß sie das zu bearbeitende Teil aus dem Magazin herausnehmen, der Werkzeugmaschine zuführen und nach Bearbeitung wieder in das Magazin einlegen. Geräte mit zwei Greifern verringern die Nebenzeiten beträchtlich.
Diese Geräte sind handelsüblich in verschiedenen Bauarten verfügbar.
Die Kombination von Magazin und Handhabunsgerät stellt sich als eine funktionelle Verknüpfung dar, in die auch die zu beschickende Werkzeugmaschine einbezogen ist. Von deren Fertigungsablauf wird die ganze Einrichtung zur Automatisierung gesteuert, Hierzu dient ein Satz mechanischer, elektrischer und elektronischer Steuer-Schalt- und Antriebsmittel mit Kabelverbindungen.
Hiervon bleibt für das Magazin noch ein Endschalter 21 nachzutragen, der die Stellung der Stäbe 7 in Entnahmehöhe der Werkstücke abtastet, Die Signale des Endschalters können über Schleifkontakte oder mittels Kabel- und Steckkontakten übertragen werden, Er ist zum Ausgleich verschiedener We::kstüokdurchmesser und zum Variieren der Entnahmehöhe verstellbar ausgebildet. Die übrigen Teile sind von Fall zu Fall verschieden und bedürfen daher keiner näheren Beschreibung.
Der Vorzug der Einrichtung nach der Erfindung, insbesondere des Magazins besteht in der gegenüber dem Bekannten sehr erleichterten Methode des Umrüstens und damit der besonderen Eignung für eine große Zahl verschiedener Werkstücke, auch in mittleren und feineren Serien. Die Bedienung der Anlage wird vermindert bis auf das Überwachen der Maschine und des rechtzeitigen Nachschubs.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zum Automatisieren von Fertigungsabläufen, insbesondere in Verbindung mit Werkzeugmaschinen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) Verfahrbares Paternoster-Kettenmagazin für Werkstücke, mit Werkstückträgern (8), die taktweise fortschaltbar sind.

b) Automatisches Handhabunsgerät zum Entnehmen und Wiedereinlegen der Werkstücke aus dem bzw. in das Magazin.

c) Satz mechanischer, elektrischer und elektronischer Steuer-Schalt- und Antriebsmittel mit Kabelverbindungen (12,14-18,21).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin zwei synchron und parallel zueinander laufende Ketten (6) aufweist, die durch horizontale und gegen Verdrehen gegeneinander gesicherte Stäbe (7) verbunden sind, die ein kantiges Profil, vorzugsweise Rechteckprofil haben und auf denen Werkstückträger (8) unterschiedlicher Art ohne Werkzeug auswechselbar angeordnet sind.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Antrieb der Werkstückträger-Ketten (6) und für das Verfahren des Magazins handelsübliche Motoren und Getriebe (12,16,17) wahlweise mit dem Magazin verbunden oder getrennt davon stationär angeordnet sind.

4 Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis ), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß das Magazin auf einem als Fahrgestell ausgebildeten Unterteil um eine senkrechte Achse schwenkbar angeordnet ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Antrieben für das Magazin auch die Aufnahmemittel von mittels der Einrichtung bedienten Werkzeugmaschinen, wie Spannfutter und verfahrbare Reitstockspitzen, mit ihren Antrieben an die Steuer- und Schaltmittel angeschlossen sind.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanische Steuer- und Schaltmittel Codierleisten mit verstellbaren Nocken vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Kettenmagazin ein höhenverstellbarer Endschalter (21) vorgesehen ist, der die vertikale Lage des Stabes abtastet, auf dem sich das gerade zu bearbeitende Teil in einem Werkstückhalter befindet.

L e e r s e i t e