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Automatische Förderanlage zum Transportieren von
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Werkstücken in einer Maschinenwerkstatt Die Erfindung betrifft eine
automatische Förderanlage zum Transportieren von Werkstücken in einer Maschinenwerkstatt.
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Durch die Verwendung von NC-Werkzeugmaschinen, Robotern usw.wurde
eine.-automatische bzw*:ohne-Menschenhand vorgenommene maschinelle Bearbeitung in
einem hohen Maße möglich; d.h. ein Arbeiten ohne Menschenkraft wurde in Form eines
Bearbeitungszentrums, z. B. eines Bearbeitungszentums mit einem vielseitigen Palettenförderer,
realisiert.
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Der Materialfluß in einer Maschinenwerkstatt, d. h. ein Herausnehmen
von Werkstücken aus einem Magazin, Transport und Abgabe der Werkstücke vom Magazin
an die Werkzeugmaschine und ein Entledigen der Werkstücke nach der maschinellen
Bearbeitung wurde jedoch durch Arbeitskräfte bewerkstelligt. Diese Arbeitskräfte
müssen dabei mit schweren Materialien umgehen, was ständig eine mögliche Gefahr
hervorruft und die Arbeitsleistung begrenzt. In einer derartigen Maschinenwerkstatt
werden zudem verschiedenartige Werkstückformen, die maschinell zu bearbeiten sind,
gehandhabt. Beim Transport und bei der exakten Ausrichtung der Werkstücke auf den
Tischen der Werkzeugmaschinen werden somit geschickte und erfahrene Arbeitskräfte
benötigt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Abgabe und Ausrichtung
der zu bearbeitenden Werkstücke sowie die Entledigung der Werkstuecke nach der maschinellen
Bearbeitung zu automatisieren, so daß der Materialfluß in einer Maschinenwerkstatt
systematisiert wird und demzufolge in dieser Werkstatt keine Arbeitskräfte mehr
benötigt werden.
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Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung
ergeben sich aus den Ansprüchen.
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Gemäß der Erfindung ist ein Einrichtbereich vorgesehen, in dem zu
bearbeitende Materialien bzw. Werkstücke auf Paletten mit vorgegebener Norm fest
positioniert und vorgerichtet werden. Danach werden die Werkstücke in einem automatischen
Magazin aufbewahrt. Auf ein Befehlssignal von einer Werkzeugmaschine wird eine automatisch
vom Magazin herausgenommene Palette zu dieser Werkzeugmaschine, z. B.
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einem maschinellen Bearbeitungszentrum, mit Hilfe eines automatischen
Förderwagens transportiert und direkt auf eine an der Werkzeugmaschine befestigte
automatische Werkstück-Austauschvorrichtung geladen. Nach der Bearbeitung werden
die Werkstücke zu einem nächsten Arbeitsgang oder zu einem Magazin transportiert.
Beim Zuführen bzw.
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Transport der Palette zwischen dem Förderwagen und jeder Vorrichtung
wird die Lage der Palette direkt durch Führung einer Förderfläche auf der Unterseite
der Palette und Führung der Seitenflächen der Palette gesteuert. Dic Ausrichtung
der Palette auf einen Werkzeugmaschinentisch kann mit Hilfe einer Bezugsfläche auf
der Unterseite der Palette und einer Positioniereinrichtung dreidimensional, d.
h. nach oben und unten, nach rechts und links und nach vorn und hinten durchgeführt
werden. Somit kann die Ausrichtung der Werkstücke durch direkte Steuerung der Palettenlage
bewerkstelligt werden.
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Die Erfindung beinhaltet ein automat sches Fördersystem, mit dem eine
Palette mit vorbestimmter Norm, auf der ein Werkstück sicher positioniert ist, zwischen
einem Magazin und Werkzeugmaschinen transportiert werden kann. Dieses Fördersystem
umfaßt einen Förderwagen, der zum Transport der Palette zwischen einer Ladestation
an der Magazin seite und einer an den Werkzeugmaschinen befestigten
automatischen
Werkstück-Austauschvorrichtung entlang eines auf dem Boden gekennzeichneten Weges
bewegt wird, und der mit einer Ausrichte inrichtung, um den Wagen bezüglich des
Bodens an der vorbestimmten Stelle halten zu können,und einer weiteren Ausrichteinrichtung,
die der Abstützung der Palette in einer vorbestimmten Lage bezüglich des Wagens
dient, versehen ist. Beim Transport der Palette von der Ladestation auf den Förderwagen
und von dem Förderwagen auf die automatische Werkstückaustauschvorrichtung wird
die Palette bezüglich ihrer Lage mit Hilfe von Führungen gesteuert, die an der Unterseite
und den Seitenflächen der Paletten angreifen. Um die Lage der Paletten auf dem Werkzeugtisch
direkt zu steuern, wird die Palette auf dem Tisch dadurch gelagert, daß eine Bezugsfläche
an der Unterseite der Palette gegen eine Bezugsfläche des Tisches auftrifft.
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Da der Transport der Werkstücke zwischen dem Magazin und der Werkzeugmaschine
durch Einrichtungen erfolgt, die die Lage der Palette, auf der das Werkstück an
einer vorbestimmten Stelle befestigt ist, steuern, kann ein Werkstück von irgendwelcher
Gestalt außerordentlich genau und sicher auf dem Tisch einer vorbestimmten Werkzeugmaschine
positioniert werden, wobei die Genauigkeit in einer Größenordnung von wenigen pm
liegt. Dadurch ist eine Automatisierung der Maschinenwerkstatt möglich.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Planes einer Maschinenwerkstatt
in schematischer,perspektivischer Ansicht, bei der die Förderanlage gemäß der Erfindung
zur Anwendung gelangt;
Fig. 2 den Aufbau eines zur Förderanlage
gehörigen Förderwagens in teilweise geschnittener Seitenansicht und Fig. 3 in Draufsicht;
Fig. 4 eine Palette zur Befestigung und zum Transportieren eines Werkstückes in
Draufsicht, Fig. 5 in Vorderansicht und Fig. 6 in Ansicht von unten; Fig. 7 einen
Plan einer Förderlinie, die zur Aufnahme von Werkstücken in Regalen sowie zur Entnahme
von Werkstücken aus den Regalen dient, in Draufsicht; Fig. 8 eine Ladestation zum
Herausnehmen von Werkstücken aus den Regalen in Draufsicht und Fig. 9 in Seitenansicht;
Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel einer Schiebeeinrichtung in schematischer Seitenansicht;
Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel einer Palettennummern-Ablesevorrichtung in Draufsicht
und Fig. 12 in Seitenansicht; Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel einer automatischen
Werkstück-Austauschvorrichtung in Vorderansicht, Fig. 14 in Draufsicht und
Fig.
15 in Seitenansicht; Fig. 16 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung der Arbeitsweise
der Vorrichtung gemäß Fig. 13; Fig. 17 die auf dem Werkzeugmaschinentisch ausgerichtete
und gesicherte Palette in teilweise geschnittener Vorderansicht; Fig. 18 einen auf
dem Werkzeugmaschinentisch befestigten Palettenausrichtzylinder in geschnittener
Vorderansicht; Fig. 19 einen Klemmzylinder der Palette in geschnittener Vorderansicht;
Fig. 20 eine Palettensicherungsvorrichtung in Draufsicht; Fig. 21 den Aufbau des
Förderwagens in Detailansicht; Fig. 22 eine Schnittansicht entlang der Linie XXII-XXII
nach Fig. 21 und Fig. 23 eine Einrichtung zum Ausrichten des Förderwagens bezüglich
des Untergrunds in vergrößerter Schnittansicht.
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Fig. 1 zeigt einen schematischen Plan, der die Förderanlage gemäß
der Erfindung verdeutlicht.
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Ein Werkstück-Lagerbereich (A) mit einem automatischen Magazin 1,
ein Werkstück-Bearbeitungsbereich (B) mit einer
Werkzeugmaschine
2, z.B. in Form eines NC-Bearbeitungszentrums und einer automatischen Werkstück-Austausvorrichtung
sowie ein Einrichtbereich (C),in dem ein Werkstück auf einer Palette vorgerichtet
wird, stehen miteinander durch eine Induktionslinie (L) für einen Förderwagen (T)
in Verbindung.
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Der Förderwagen (T) ist in den Fig. 2 und 3 beispielhaft gezeigt.
Der Förderwagen (T) weist zwei Antriebsräder 4 und 5 und ein oder mehrere Stützräder
6 auf. Jeder der beiden Antriebsräder 4 und 5 ist mit einem Motor und einer Bremse
ausgestattet. Ein Zapfen 7, auf dem eine Palette (P) abgestützt wird, ist an dem
oberen Ende einer entsprechenden Kolbenstange 10 befestigt, die mit einem Zylinder
9, der wiederum an einem Grundrahmen 8 befestigt ist, gleitend in Eingriff steht.
Das obere Ende des Zapfens 7 ist konisch geformt, so daß es in ein Ausricht-bzw.
Positionierloch an der Unterseite der Palette (P), auf der ein Werkstück (W) befestigt
ist, hineinpaßt.
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Das Ausrichtloch der Palette (P) in das der Zapfen 7 eingepaßt werden
kann, besitzt eine innere konkave, konisch geformte Oberfläche. Der Wagen (T) ist
mit einer Positioniereinrichtung 11 ausgestattet, um den Wagen (T) bezüglich des
Untergrunds (F) ausrichten zu können. Konische Körper 12 sind auf dem Untergrund
(F) an Stellen vorgesehen, an dem der Wagen (T) angehalten werden soll, während
der Wagen (T) mit vier konischen Platten 13 ausgestattet ist, die wiederum mit den
konischen Körpern 12 in Eingriff gebracht werden können. Die konische Platte 13
ist fest an dem unteren Ende einer Kolbenstange 15 angebracht, die mit dem fest
und senkrecht auf dem Wagen (T) befestigten Zylinder 14 gleitend in Eingriff steht.
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Des weiteren weist der Wagen (T) eine Antenne 16 und eine Batterie
17 auf. Induktionslinien (L) zur Übertragung von Signalen zur Antenne 16 sind im
Untergrund bzw. Boden (F) verlegt.
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Wie aus den Fig. 21, 22 und 23 zu ersehen, sind auf der Unterseite
des Wagens (T) Endlagenschalter LS1 und LS2 zur'Erfassung der oberen bzw.. unteren
Endlage der konischen Platten 13 vorgesehen. An der Kolbenstange 15 ist ein scheibenförmiger
Anschlag 13a befestigt, der mit den Endlagenschaltern LS1 und LS2 in Eingriff gelangt.
Fährt der Wagen (T), so steht der Anschlag 13a in Eingriff mit einem Betätigungsorgan
des Endlagenschalters LS1. Wird der Wagen (T) an einer vorbestimmten Stelle angehalten,
so wird durch Betätigung des Zylinders 14 die konische Platte 13 nach unten zu dem
konischen Körper 12 auf den Boden. (F) bewegt. Kommt der Anschlag 13a mit dem Endlagenschalter
LS2 in Berührung, so wird die Kolbenstange 15 angehalten, wodurch der Wagen (T)
an einer vorbestimmten Stelle dreidimensional, d. h. nach oben und unten, nach rechts
und links und nach vorne und hinten, ausgerichtet und somit über dem Boden (F) angehoben
und gehalten wird. Weiterhin ist, wie in Fig. 21 gezeigt, ein Puffer 130 an dem
vorderen und rückseitigen Teil des Wagens (T) drehbar in horizontaler Richtung angelenkt,
so daß, wenn der Puffer in Berührung mit einem Hinternis gelangt, dieser verschoben
wird, was letztlich ein Anhalten des Wagens (T) bewirkt. Weiterhin sind eine Kontrollampe
131, die zeigt, daß der Wagen (T) fährt, und eine Anschlußstelle 132 zum Aufladen
einer Batterie vorgesehen.
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Der Wagen (T) ist mit Führungsrollen 18 und 19 zur Führung der Palette
(P) während des Hinauf- bzw. Wegtransportierens ausgestattet, wobei die Führungsrolle
18
die an der Unterseite der Palette (P) vorgesehene Förderfläche
und die Führungsrolle 19 die Seitenfläche der Palette (P) führt.
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Indem die Antenne 16 nach der Induktionslinie (L) sucht, kann der
Wagen (T) entlang den Induktionslinien (L) bewegt werden. Werden bei der Fahrt des
Wagens die beiden Antriebsräder 4 und 5 mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben,
so bewegt sich der Wagen (T) entlang eines geraden Weges auf den Induktionslinien
(L). Werden jedoch die Antriebsräder 4 und 5 mit verschiedenen Geschwindigkeiten
in Bezug zueinander gedreht, so kann der Wagen (T) entlang eines gebogenen Weges
auf den Induktionslinien (L) bewegt werden. Die Umlaufgeschwindigkeiten der Antriebsräder
4 und 5 können mit Hilfe eines Tachometers rückkopplungsgesteuert werden. Erfaßt
der Annäherungsschalter 20 an dem Wagen (T) irgendeine der Steuerplatten, die an
dem Boden (F) entlang den Induktionslinien angeordnet sind, so wird eine Recheneinrichtung,
wie z. B. ein Computer, betätigt, was in einem Anhalten des Wagens (T) resultiert.
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Nach dem Anhalten des Wagens (T) wird die Kolbenstange 15 heruntergelassen,
wodurch die konische Platte 13 in den konischen Körper 12 eingepaßt wird. Auf diese
Weise wird der Wagen (T) etwas angehoben, wodurch er sicher an einer vorbestimmten
Stelle mit einer Genauigkeit im Millimeterbereich fest ausgerichtet wird.
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Mit Bezug auf die Fig. 4, 5 und 6 wird im folgenden die Palette (P)
beschrieben, auf der das Werkstück fest abgestützt ist. Die Palette 12 weist Bezugsflächen
21 und 22 an seiner Oberfläche auf und ist mit Bolzen-Ei-ngriffsnuten 23 versehen,
die zur Befestigung eines Werkstücks (W) und einer Einspannvorrichtung auf der Oberfläche
der Palette (P) dienen. Das Werkstück (W) wird an eine vorbestimmte
Stelle
bezüglich des Null- bzw. Anfangspunktes 24 der Palette (P) gesetzt. Auf der Unterseite
der Palette (P) ist eine Zahnstange 25 über die gesamte Breite der Palette (P) vorgesehen.
Bezüglich der Länge der Palette ist die Zahnstange 25 in der Mitte angeordnet. Die
Zahnstange 25 steht mit einem Ritzel in Eingriff, das an einer im nachfolgend beschriebenen
automatischen Werkstück-Austauschvorrichtung vorgesehen ist. Die Palette (P) ist
mit Förderflächen 26 versehen, die an der Unterseite der Palette, zu beiden Seiten
der Zahnstange 25, und zwar mit einem gewissen Abstand in Längsrichtung, versehen.
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Die Förderflächen 26 sind so ausgelegt, daß sie sich gegen die Führungsrollenl8
(in Fig. 2) abstützen. An den der Zahnstange 25 abgewandten Seiten der Förderflächen
26 ist jeweils eine Bezugsfläche 27 vorgesehen. Jede der beiden Bezugsflächen 27,
27 ist um die Länge "l" bezüglich der Förderfläche 26 leicht nach oben abgesetzt.
Wird die Palette (P) auf einem Kettenförderer oder Führungsrollen transportiert,
wobei die Förderflächen 26 mit dem Kettenförderer oder den Führungsrollen in Berührung
stehen, so können die Bezugsflächen 27 nicht an die Führungsrollen anstoßen. Demzufolge
wird eine Beschädigung der Bezugsflächen 27 verhindert. Um die Palette (P) auf einem
Werkzeugmaschinentisch festlegen zu können, ist die Palettenunterseite mit Ausnehmungen
28 versehen, auf dessen Auflageflächen 29 Auflageteile, die an dem Werkzeugmaschinentisch
befestigt sind, aufliegen.
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Weiterhin sind an der Unterseite der Palette (P) vier Ausrichtlöcher
30 in bezug auf den Förderwagen (T) und ebenso Ausrichtlöcher 31 mit Bezug auf den
Werkzeugmaschinentisch vorgesehen, wobei die Löcher 30 mit den konischen Zapfen
7 in Eingriff stehen können. Die Löcher 30 sind an ihren oberen Endbereichen konisch
ausgebildet. Werden
die entsprechenden konisch geformten Zapfen
7 in die Löcher 30 eingepaßt, so werden diese in bezug zueinander automatisch zentriert.
Dies resultiert in einer genauen Ausrichtung zwischen der Palette (P) und dem Wagen
(T) in einer Millimeter-Größenordnung.
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Jede Vorrichtung, die einen Bestandteil der erfindungsgemäßen Förderanlage
bildet, wird im folgenden näher beschrieben.
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Fig. 7 zeigt einen Aufbau einer Linie bzw. eines Weges, der zum Eintreten
in ein Magazin und zum Verlassen des Magazins in einem Werkstück-Lagerbereich dient.
An einem Ende des Regals 32 ist eine Ladestation 33 vorgesehen, die zum Ausstoßen
der von einem Regal 32 stammenden Werkstücke dient. Die Ladestation 33 weist einen
Kettenförderer 35, der in Richtung des Pfeiles 34 bewegt werden kann, und eine Hebevorrichtung
36 auf, die über eine Palettenabstützfläche des Kettenförderer 35, dem ein Rollen
förderer 37 folgt, oder unter diese Fläche abgesenkt wird, um die Lage der Palette
(P) zu steuern. Die Palette (P), auf der ein Werkstück (W) befestigt ist, wird von
einer sicher entlang eines Weges zwischen den Regalen 32, 32 sich bewegenden Stapelvorrichtung
über die Hebevorrichtung 36 auf den Kettenförderer 35 und von dort über den Rollenförderer
37 auf den Förderwagen (T) transportiert, der sich an einer vorbestimmten Stelle
nahe dem Endteil des Rollenförderers 37 befindet.
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Der Aufbau der Ladestation 33 wird in den Fig. 8 und 9 näher dargestellt.
Der Kettenförderer 35, dessen Ketten sich entlang von Führungsschienen bewegen,
die an einem Rahmen 39 befestigt sind, wird durch einen mit einem Untersetzungsgetriebe
ausgestatteten Motor 40 über eine Kette und ein Kettenzahnrad in Richtung des Pfeiles
34
gedreht. Die Hebevorrichtung 36, die über die Palettenabstützfläche
des Kettenförderer 35 angehoben oder unter diese Fläche abgesenkt werden kann, weist
folgende Bauteile auf: eine Hebe- oder Absenkgrundplatte 41, die mit Hilfe eines
hydraulischen Zylinders (nicht dargestellt) angehoben oder abgesenkt werden kann,
vier Stützen 42 zur Abstützung der Palette, wobei die Stützen 42 senkrecht auf der
Hebe-Absenkgrundplatte 41 befestigt sind, sowie vier Führungssäulen 43, die zur
Steuerung der Lage der Palette bezüglich der Breite des Kettenförderers 35 dienen.
Die Stützen 42, von denen jede am oberen Ende eine ebene Fläche aufweist, wodurch
eine gleiche Fläche wie bei den anderen drei Stützen 42 gebildet wird, können auf
der Innenseite des Kettenförderers 35 angehoben oder abgesenkt werden. Die Führungssäulen
43, von denen jede ein oberes Ende mit konischer Form aufweist, können außerhalb
des Kettenförderers 35 angehoben oder abgesenkt werden. Die oberen Enden der Stützen
42 sind an einer Stelle angeordnet, die niedriger als die oberen Enden der Führungssäulen
43 ist. Wenn nun die auf einer Gabel der Gabelvorrichtung 38 transportierte Palette
auf die Stützen 42 in einer angehobenen Stellung umgeladen wird, kann die Palette
automatisch gesteuert werden, da die Palette automatisch zentriert wird, wenn die
Palette mit ihrer Seitenfläche entlang den konischen Flächen der konischen Führungssäulen
43 transportiert wird.
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Die Palette (P), die auf dem Kettenförderer 35 befördert wurde, wird
weiterhin auf dem Rollenförderer 37 transportiert. Während die Palette (P) auf dem
Rollenförderer 37 bewegt wird, können die Seitenflächen 45 der Palette (P) (in Fig.
5 gezeigt) durch Führungsrollen 44 geführt werden, die ihrerseits zu beiden Seiten
des Rollenförderers 37 derart angeordnet sind, daß der Abstand der Führungs-
rollen
44 und 44 zu beiden Seiten in Richtung des Einlasses des Rollenförderers 37 divergiert.
Auf diese Weise wird die Lage der Palette (P) weiterhin gesteuert. Danach wird die
Palette (P) auf dem Förderwagen (T) transportiert.
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Da auf dem Wagen (T) keine Vorrichtungen zum Hinauffördern und zum
Wegfördern der Palette vorgesehen sind, um die Palette (P) von dem Rollenförderer
37 vollständig auf dem Wagen (T) zu transportieren, ist eine Schiebeeinrichtung
47 , die durch Drehung eines Schraubenstabes 46 nach vorn oder rückwärts bewegt
werden kann, zwischen den Rollenförderern 37 und 37 vorgesehen. Die Schiebeeinrichtung
47 ist auf einem Abstützblock 49 gelagert, der mit der Schraubenspindel 46 in Schraubeingriff
steht. Diese Schraubenspindel 46 kann mit Hilfe eines Motors 48, der in die entsprechende
Richtung gedreht wird, in beide Richtungen gedreht werden. Die Schiene.
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beeinrichtung 47 ist durch eine Feder 50 derart vorgespannt, daß sie
von der Palettenabstützfläche der Rollen 37 nach oben absteht. Wenn die Palette
(P) über der Schiebeeinrichtung 47 hinwegbewegt wird, drückt die Unterseite der
Palette die Schiebeeinrichtung 47 gegen die Federkraft nach unten. Alternativ wird
die Schiebeeinrichtung 47, wie in Fig. 10 gezeigt, unter der Oberfläche der Rollen
37 mit Hilfe eines stationären Blockes 51 gehalten, währenddessen die Palette..
(P) oberhalb der Schiebeeinrichtung 47 hinweggeführt wird, ohne daß dabei irgendeine
Berührung zwischen beiden auftritt. Anschließend wird die Schraubenspindel 46 gedreht,
um die Schiebeeinrichtung nach vorn zu bewegen. Auf diese Weise kann die Palette
(P) über die Rollen 37 geführt werden, ohne daß eine Gefahr der Beschädigung der
Unterseite der Palette (P) auftritt. Wird nun die Schiebeeinrichtung 47 in die vordere
Stellung bewegt, so kann dadurch die Palette (P) vollständig auf den Wagen (T) befördert
werden.
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In Fig. 7 ist schematisch ein Aufbau einer Ladestation verdeutlicht,
die zur Aufnahme von Werkstücken in die Regale dient. Wenn bearbeitete Werkstücke,
Werkzeuge oder Einspannvorrichtungen usw. in ein Magazin aufgenommen werden, wird
die Nummer der Palette (P), auf der die durch den Wagen (T) beförderten Werkstücke
usw. befestigt sind, mit Hilfe der Ladestation abgelesen. Anschließend wird die
Palette (P) mit Hilfe der Stapelvorrichtung in ein vorbestimmtes Regal eingestellt.
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Nachdem der Wagen (T) an einer vorbestimmten Stelle an der Seite eines
Endteils des Kettenförderers 53 angehalten wurde, wird die auf dem Wagen (T) befindliche
Palette (P) auf einen Umsetzer auf der Seite des Kettenförderers 53 mit Hilfe einer
Schiebeeinrichtung 54 transportiert, die an der Seite des Wagens (T) vorgesehen
ist. Die Palette (P) wird von dem Umsetzer auf den Kettenförderer 53 und anschließend
über einen Drehtisch 55 zu einem Palettennummern-Ableseabschnitt 56 transportiert
und an einer vorbestimmten Stelle durch einen Stopper angehalten. An dieser Stelle
wird die Palettennummer mit Hilfe einer Palettennummern-Ablesevorrichtung 57, wie
in Fig. 11 und 12 gezeigt, abgelesen.
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Jede Palette (P) weist eine Nummer auf, die durch eine Kombination
zwischen konvexen Flächen 60 und konkaven Flächen 59 gebildet wird. Diese Nummer
befindet sich an der Seitenfläche 58 der Palette (P).
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Wie aus den Fig. 11 und 12 zu ersehen, weist die Palettennümm?r'n-Ablesevorrichtung
57 folgende Bauteile auf: eine bewegliche Platte 64, die sich entlang von Führungsschienen
62 und 63, die an einer Unterlage 61 befestigt sind, bewegt werden kann, und eine
Gruppe von Endlage
schaltern 65, die sich auf der Platte 64 befinden.
Die Platte 64 wird nach rechts und links mit Hilfe eines Motors 67 bewegt, und zwar
über eine Zahnstange 66, die an einer Unterseite der Platte 64 vorgesehen ist und
über ein Ritzel 68, das mit der Zahnstange 66 in Eingriff steht und auf der Ausgangswelle-
des Motors 67 befestigt ist.
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Die eine Gruppe bildenden #Endlageschalter 65, die an der Platte 64
vorgesehen sind, sind an mehreren Stellen entsprechend den konvexen und konkaven
Flächen 60, 59 angeordnet. Liegt ein Stopper 69 der beweglichen Platte 64 an der
Seitenfläche 58 der Palette (P) an, so wird nur ein Endlagenschalter 65a,der mit
der konvexen Fläche 60 korrespondiert, betätigt ( EIN- Stellung ) und ein Endlagenschalter
65b, der mit der konkaven Fläche 59 korrespondiert, wird nicht betätigt, d. h. er
verbleibt in der AUS-Stellung. Die Palettennummer wird durch eine Kombination derartiger
EIN-AUS-Signale dargestellt. Der Motor 67 kann ein Drehmomentmotor sein. Liegt der
Stopper 69 an der Seitenfläche der Palette (P) an, so läuft der Motor leer, so daß
der Endlagenschalter an die konvexe Fläche 60 anstoßen kann.
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Somit kann von der Palette (P), auf der das schon bearleitete Werkstück
(W) befestigt ist oder auf der das Werkstück (W) vorgerichtet ist, die Nummer abgelesen
werden, wonach die Palette (P) in ein Regal mit einer vorbestimmten Nummer mit Hilfe
der Stapelvorrichtung eingestellt werden kann.
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Mit Bezug auf Fig. 1 wird nun im Detail eine automatische Werkstück-Austauschvorrichtung
3 beschrieben, die an einer Werkzeugmaschine 2, wie z. B. einem maschinellen Bearbeitungszentrumfbefestigt
ist. In Fig. 1 ist an
jeder Werkzeugmaschine 2 diese automatische
Werkstück Austauschvorrichtung 3 angeordnet. Andererseits kann auch eine automatische
Werkstück-Austauschvorrichtung 3 für mehrere Werkzeugmaschinen '2 vorgesehen werden,
wobei die Vorrichtung 3 auf Schienen bewegt wird, die am Boden vor jeder Werkzeugmaschine
und zwischen diesen Werkzeugmaschinen verlegt sind.
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In den Fig. 13, 14 und 15 ist eine auf die Mittellinie bezogene Hälfte
der Vorrichtung 3 dargestellt, da ein ähnlicher Aufbau symmetrisch zur Mittellinie
vorgesehen ist.
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Die automatische Werkstück-Austauschvorrichtung 3 weist folgende Teile
auf: einen Wagen 71, der vor der Werkzeugmaschine nach rechts und links entlang
der Schienen 70 bewegbar ist, wobei jede Schiene einen kreisförmigen Querschnitt
aufweist, eine Grundplatte 73, die entlang von Stützen 72, die an den vier Ecken
und einem Mittelteil des Wagens 71 befestigt sind, angehoben oder abgesenkt werden
kann, sowie eine Pa#ettenfo dervorrichtung 74.
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Der Wagen 71 ist über Räder 75 auf den Schienen 70, 70 befestigt,
wobei jede Schiene einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Der Wagen 71 wird in
Fig. 15 auf den Schienen 70, 70 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bewegt. während
eine Zahnstange, die über die gesamte Unterseite eines Rahmens 76 in Längsrichtung
des Wagens 71 vorgesehen ist, in Eingriff mit einem Ritzel 79 der Ausgangswelle
eines Motors 78 steht. Das Ritzel 79 ist mit dem Motor 78, der angetrieben wird,
auf dem Boden installiert. Eine Stelle, an der der Wagen angehalten werden soll
kann durch einen Stopper 82 und durch jeden der beiden Annäherungsschalter 80, 81
bestimmt werden, die an dem Vorder- bzw. der Rückseite des Wagens 71 vor-
gesehen
sind. Der kreisförmige Querschnitt der Führungsschienen 70 vermeidet eine Ansammlung
von Drehspänen auf den Schienen 70 und vergrößert somit die Ausrichtgenauigkeit
des Wagens in der vertikalen Richtung.
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Eine auf dem Wagen 71 befestigte Anhebe-Absenkgrundplatte 73 ist mit
einer Kolbenstange 84 eines elektrisch oder hydraulisch betätigten Zylinders 83
verbunden, der an der rechten und linken Stelle senkrecht angeordnet ist und durch
die Streben 72 an den vier Ecken abgestützt.
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Die symmetrische Rechts- und Linksanordnung der Zylinder 83 verhindert
ein Durchbiegen der Grundplatte 73 und ermöglicht es, die Oberfläche der Grundplatte
73 während ihrer Anhebe-Absenkbewegung waagrecht zu halten. Der vertikale Hub (S)
der Grundplatte 73 kann durch Einstellung des Abstandes zwischen oberen und unteren
Mutterkörpern 85 und 86 geändert werden, wobei die Mutterkörper 85 und 86 mit den
Streben 72 in Fig. 15 in Schraubeingriff stehen. Die obere und untere Grenzlage
der Grundplatte 73 wird durch Stellungen definiert, an denen ein Block 87, der in
die Streben 72 eingeführt und an der Platte 73 befestigt ist, an die Mutterkörper
85 und 86 anliegt. Bei der Erfindung stellt die untere Grenzlage der Grundplatte
73 eine Palettentransportlage bezüglich des Förderwagens dar, wohingegen die obere
Grenzlage der Grundplatte 73 eine Palettentransportlage bezüglich der Werkzeugmaschine
2 darstellt.
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Eine an der Grundplatte 73 vorgesehene Palettenfördervorrichtung 74
(vgl. Fig. 13) beinhaltet ein Gleitstück 90 das in Vorwärts-Rückwärts-Richtung in
Fig. 13 entlang von Führungsschienen 88, 88 und Führungsrollen 89, 89, die an der
Grundplatte 73 befestigt sind, schiebbar ist und Ritzel 91, 92 zum Herausziehen
und Hineinziehen der Palette,
wobei die Ritzel 91, 92 an beiden
Endteilen des Gleitstücks 90 gelagert sind. Das Gleitstück 90 kann dadurch verschoben
werden, daß eine an der Unterseite des Gleitstücks 90 vorgesehene Zahnstange 93
mit einem Ritzel 95, das durch einen Motor 94 angetrieben wird, in Eingriff steht.
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Die Ritzel 91, 92 sind an beiden Endteilen des Gleitstücks 90 vorgesehen,
wobei das Ritzel 91 auf der Seite des Förderwagens über Zahnräder 97, 98 und eine
Kette 99 mit Hilfe eines auf dem Gleitstück 90 befestigten Motors 96 bewegt wird
und das Ritzel 92 auf der Seite der Werkzeugmaschine mit Hilfe einer Kette 102,
die zwischen einem Zahnrad 100 auf der Achse des Ritzels 91 und einem gegenüberliegenden
Zahnrad 101 gespannt ist, angetrieben wird.
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Die Ritzel 91, 92, die an beiden Enden des Gleitstücks 90 vorgesehen
sind, werden mit der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung gedreht.
Weiterhin können Grenzlageschalter 103, 104 zur Erfassung des vorderen Endes des
Gleitstücks 90 durch Eisenstücke 105, 106 an der Seite des Gleitstücks 90 betätigt
werden.
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Auf Rahmen 109, 109, die an der Grundplatte 73 befestigt sind, sind
wiederum Führungsrollen 107, 107 zur Abstützung der Unterseite der Palette (P) sowie
Führungsrollen 108, 108 zur Führung der Seitenflächen der Palette und zur Steuerung
der seitlichen Lage der Palette (P) drehbar angeordnet.
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Die oben erwähnte Palettenfördervorrichtung 74, 74 ist an zwei Stellen
an der Grundplatte 73 angeordnet, wobei auf einem ein unbearbeitetes Werkstück abgestützt
wird, die andere hingegen leer ist, d. h. in Wartestellung für einen Wechsel verharrt.
Auf diese Weise kann sofort nach-
dem ein Werkstück auf der Werkzeugmaschine
bearbeitet wurde, dieses bearbeitete Werkstück auf die leere Fördervorrichtung 74
transportiert werden. Nachdem der Wagen 71 um eine vorbestimmte Strecke bewegt und
anschließend an dieser Stelle ausgerichtet wurde, so daß die Palette, auf der das
unbearbeitete Werkstück befestigt ist, gegen den Tisch der Werkzeugmaschine gesetzt
werden kann, wird die Fördervorrichtung 74 betätigt, wodurch das unbearbeitete Werkstück
auf den Tisch befördert werden kann. Auf diese Weise kann ein Zeitverlust infolge
der Wartestellung der Werkzeugmaschinen verhindert werden.
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Der Vorgang der Werkstückförderung und -versorgung in einer Maschinenwerkstatt,
die mit den oben genannten Elementen und Vorrichtungen versehen ist - wie in Fig.
1 dargestellt - wird im folgenden beschrieben. Am Anfang wird ein Befehlssignal
zum Antrieb der Stapelvorrichtung 38 und des Förderwagens (T) vom Steuerraum 110
empfangen.
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Ein an einer vorbestimmten Stelle auf der Palette in einem Einrichtbereich
(C) vorgerichtetes Werkstück wird mit Hilfe des Förderwagens (T) zu einer Ladestation
zur Aufnahme der Werkstücke in Regale befördert, wie in Fig. 7 dargestellt.
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Eine Palettennummer der Palette (P) wird mit Hilfe einer Palettennummernablesevorrichtung
56 (Fig. 11, Fig. 12) gelesen und die Palette (P) in ein Regal mit einer vorbestimmten
Nummer mit Hilfe einer Stapelvorrichtung untergebracht.
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Auf ein Befehlssignal hin wird die Palette (P), die ein gewünschtes
Werkstück (W) sicher abstützt, aus dem Regal herausbefördert und auf den Kettenförderer
35 - wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt - transportiert. Zu diesem eipunkt wird die
Palette (P) lagegesteuert in Querrichtung
des Förderers entlang
konischer Körper an den oberen Enden der Führungssäulen 43 und mit der Unterseite
oder Förderfläche 26 der Palette (P) (Fig. 5), die auf den Förderern 35, 35 abgestützt
wird, auf di'e Kettenförderer 35, 35 transportiert. Während die Palette (P) von
dem Kettenförderer 35 auf den Rollenförderer 37 transportiert wird, wird die Palette
(P) hinsichtlich ihrer Lage mit Hilfe seitlicher Führungsrollen 44 gesteuert, deren
Abstand in Richtung der Einlaßseite divergiert. Die Palette (P) wird weiterhin auf
den Förderwagen (T) mit Hilfe der Schiebeeinrichtung 47 - wie in Fig. 9 gezeigt
- befördert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Förderwagen (T) - wie in Fig#. 2 gezeigt
- bereits mit einer im Millimeterbereich liegenden Genauigkeit ausgerichtet, und
zwar infolge des Eingriffs der herabgelassenen konischen Platten 13 des Förderwagens
(T) in die entsprechenden konischen Körper 12. Somit kann die Palette (P) auf die
Rollen 18, 18 des Förderwagens (T) - wie in Fig. 2 gezeigt - transportiert werden.
Liegt die Palette an an dem Wagen (T) befindlichen Stoppern 111 an, so werden die
Zylinder 9, 9 betätigt, wodurch die konischen Zapfen 7, 7, die an den oberen Enden
der Kolbenstangen 110 vorgesehen sind, in die konischen konkaven Löcher 30, die
in der Unterseite der Palette (P) vorgesehen sind, eingeführt werden, bis diese
letztlich mit diesen in Eingriff stehen. Auf diese Weise wird die Palette (P) ausgerichtet
und ebenso auch angehoben, so daß diese einen Abstand von den Oberflächen der Rollen
18 aufweist.
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Danach kann der Förderwagen (T), der ein Befehlssignal vom Kontrollraum
110 empfängt, entlang der Induktionslinien (L) bewegt werden.
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Der Förderwagen (T), der die Palette (P) hält, wird zur Werkzeugmaschine
2 hinbewegt und an einer vorbestimmten Stelle angehalten, und zwar wenn ein an dem
Wagen (T) befestigter
Annäherungsschalter 20 eine Induktionsplatte
erfaßt, die an einer vorbestimmten Stelle auf dem Boden vor der automatischen Werkstückaustauschvorrichtung
3 der Werkzeugmaschine 2 vorgesehen ist. An der oben erwähnten Haltestelle sind
die konischen Körper 12 angeordnet, die ähnlich wie in Fig. 2 gezeigt zur Ausrichtung
des Wagens auf dem Untergrund dienen. Auf die gleiche Weise,wie oben beschrieben,
kann der Förderwagen (T) an einer vorbestimmten Stelle in bezug auf die automatische
Werkstück-Austauschvorrichtung 3 mit einer im Millimeterbereich liegenden Genauigkeit
ausgerichtet werden. An dieser Stelle werden die Kolbenstangen 10, 10 auf dem Förderwagen
(T) abgesenkt, worauf die Palette (P) wieder auf den Rollen 18, 18 des Förderwagens
(T) bewegt wird.
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Als nächstes wird eine Palettenfördervorrichtung 74 Fig.
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13 und 14) der automatischen Werkstück-Austauschvorrichtung 3 betätigt,
die dem Förderwagen (T) gegenüberliegt.
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Durch den Antrieb eines Motors 96 werden die an den äußeren Enden
des Gleitstückes 90 vorgesehenen Ritzel 91, 92 in eine Richtung gedreht, die das
Herausziehen der auf dem Förderwagen (T) befindlichen Palette (P).ermöglicht. Gleichzeitig
wird durch den Antrieb eines Motors 94 ein Ritzel 95 (Fig. 13) gedreht, so daß das
Gleitstück 90 sich durch die in Eingriff mit dem Ritzel 95 stehende Zahnstange 93
zur Seite des Förderwagens (T) bewegt. Ist das Gleitstück 90 an einer Stelle, die
durch die zweipunktierten Kettenlinien 90a der Fig. 16 verdeutlicht wird, vorwärts
bewegt worden, so kann ein am äußeren Ende des Gleitstückes 90 befindliches Ritzel
91a mit einer an der Unterseite der Palette (P (Fig. 5 und 6) befindlichen Zahnstange
25 in Eingriff gelangen, wodurch die Palette auf die Filhrungsrollen 107 (Fig, 13)
der sl1tornatischen Werkstück-Austauschvorrichtung 3 gezogen werden kann.
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Gleichzeitig wird durch umgekehrten Antrieb des Motors 94 das Gleitstück
90 nach rückwärts bewegt, wodurch das Gleitstück 90 in seine Ausgangsstellung zurückkehrt.
Nachdem das Gleitstück 90 sich wieder in der Ausgangsstellung befindet, wird der
Transport der Palette (P) auf die Anhebe-und Absetzgrundplatte 73 lediglich durch
Drehung des Ritzels 91 bewerkstelligt. Stellt ein Detektor (nicht dargestellt) zur
Erfassung der Absetzung einer Palette auf der Anhebe- und Absetzgrundplatte 73 die
Beendigung des Absetzvorganges der Palette (P) fest, wird die Drehung der Ritzel
91, 92 unterbunden, um die Palette anzuhalten. Währenddessen wurde die Palette (P)
durch die seitlichen Führungsrollen 108, 108 an der rechten und linken Seite der
Anhebe- und Absetzgrundplatte 73 ausgerichtet.
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Die automatische Werkstück-Austauschvorrichtung 3, die in der oben
beschriebenen Lage auf einen Wechsel wartet, kann auf ein Werkstückzuführ-Befehlssignal
vom Steuerraum 110 an eine dem Werkzeugtisch entsprechende Stelle bewegt werden,
wobei gleichzeitig der in Fig. 13 gezeigte Zylinder 83 betätigt wird, wodurch sich
die Anhebe- und Absetzvorrichtung 73 entlang den Streben 72 in die obere Endlage
begibt.
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Befindet sich die Anhebe- und Absetzvorrichtung 73 in dieser oberen
Endlage, so wird das Gleitstück 90 an eine Stelle vorwärts bewegt, die in Fig. 16
durch eine zweipunktierte Kettenlinie auf der Seite des Tisches verdeutlicht wird.
Gleichzeitig wird das Ritzel 92b in eine Richtung gedreht, wodurch die Palette (P)
auf die Seite des Werkstücktisches herausgeschoben werden kann. Somit wird die Palette
(P) entlang den Führungsrollen 107, 108 auf der Anhebe- und Absetzgrundplatte 73
und anschließend auf den auf der Tischseite befindlichen Führungsrollen bewegt.
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Auf dem Werkzeugmaschinentisch befindet sich eine Palettenausricht-
und Sicherungsvorrichtung, wie in Fig. 17 und 20 verdeutlicht. Hierbei ist eine
Rolle 112 vorgesehen, die mit Hilfe eines hydraulischen Zylinders in senkrechter
Richtung bewegbar ist. Befindet sich nun die Rolle 112 in der oberen Stellung, so
wird die obere Fläche 113 des konkaven Teils der Palette (P), die von der Werkstückaustauschvorrichtung
73 befördert wird, auf die Rolle 112 gesetzt. Die Palette (P) wird zudem beim Transport
an ihren beiden Seiten durch auf dem Tisch 114 befestigte Führungsrollen 115 geführt.
Nachdem die Palette (P) auf dem Tisch an einer Stoppstelle angehalten wurde, wird
Druckluft über eine Zufuhrleitung 117 in den Palettenausrichtzylinder 116 eingeführt
(Fig. 18), d. h. Druckluft gelangt an die Unterseite des Kolbens 118. Auf diese
Weise können die Zapfen 113 zu einem Zeitpunkt angehoben werden, zu dem die kegelstumpfartige
Fläche 120 des Zapfens nach vorwärts bewegt wird, um mit der kegelstumpfartigen
Fläche 121 des Zylinders in Eingriff zu kommen. Das äußerste Ende des Zapfens 119
wird vorwärts bewegt bis es in Eingriff mit dem an dr Unterseite der Palette (P)
vorgesehenen Ausrichtloch 31 gelangt, wodurch letztlich die Lage der Palette feinjustiert
werden kann. Die Zapfen 119 sind an einer Stelle angeordnet, die den beiden Ausrichtlöchern
31 auf der Unterseite der Palette (P) entsprechen.
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Nachdem die Palette auf dem Tisch exakt ausgerichtet wurde, wird eine
Klemmvorrichtung 122 - wie in Fig. 17, 19 und 20 verdeutlicht - betätigt. Durch
eine abwärts gerichtete Bewegung eines Kolbens 124 in einem Zylinder 123 (Fig. 19)
wird eine an dem oberen Ende einer Koll)en:t,nve 125 befestigte Klammer 126 nach
unten bewegt, wo sie ;ii-r der Oberfläche 129 des konkaven Teils der Palette (y)
anliegt. Die Bezugsfläche 27 der Palette (p) liegt unten
Druck
auf der Bezugsfläche 127 des Tisches 114, wodurch die Palette (P) festgeklammert
werden kann. Während des Transports der Palette (P) kommt die Bezugsfläche 27 der
Palette nicht mit irgendwelcheh anderen Teilen in Berührung. Lediglich die Förderfläche
26, die unterhalb der Bezugsfläche 27 angeordnet ist, kommt mit anderen Teilen in
Berührung. Demzufolge kann eine äußerst genaue Ausrichtung der Palette erzielt werden,
ohne daß eine Besc1#'#(i#gurf der Bezugsfläche 27 auftritt.
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Dadurch, daß das an einer vorbestimmten Stelle des Tisches angeordnete
Werkstück auf der Palette im voraus in einem Einrichtbereich genau und sicher positioniert
wurde, wird demzufolge das Werkstück genau und sicher an einer Absetzstelle des
Tisches ausgerichtet.
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Weiterhin wird das nun bearbeitete Werkstück durch einen umgekehrten
Vorgang wieder auf den Förderwagen und von dort, falls gewür#scht, über eine Drehspanbeseitigungseinrichtung
zur Ladestation zur Aufnahme der Werkstücke in Regale oder zu einer einen weiteren
Bearbeitungsvorgang durchfthrenden Werkzeugmaschine transportiert. Diese Drehspanbeseitigungseinrichtung
kann z. B. eine Palettenwendevorrichtung sein, die die Palette zusammen mit dem
Werkstück umdrehen kann, um dadurch die beim Bearbeitungsvorgang angefallenen Drehspäne
vom Werkstück und der Palette zu entfernen.