DE3538720A1 - Bearbeitungsstation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsstation nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind Bearbeitungsstationen bekannt, bei denen ein Drehtisch zur Aufnahme von zu bearbeitenden Teilen durch entsprechende Spannein­ richtungen Vorgesehen ist, wobei um den Drehtisch herum Fertigungs­ roboter, beispielsweise Schweißroboter, angeordnet sind. Derartige Bearbeitungsstationen sind jedoch nur zur Bearbeitung von jeweils gleichen Teilen geeignet und fallen außerdem aus, wenn eine Stö­ rung an einem Roboter auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bearbeitungsstation nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die möglichst flexibel hin­ sichtlich zu bearbeitender Teile und vielseitig einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Hierdurch wird erreicht, daß unterschiedliche Teile ohne großen Auf­ wand in derselben Bearbeitungsstation bearbeitbar sind, daß eine Be­ arbeitungsstation etwa bei Störung oder Produktionsstau durch eine andere ersetzbar ist und daß eine sehr flexible Produktionslinie aus mehreren Bearbeitungsstationen aufgebaut werden kann.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolg­ enden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Abbildungen nä­ her erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch in Seitenansicht und in Draufsicht eine Ausführungsform einer Bearbeitungsstation.

Fig. 3 und 4 zeigen einen Spannrahmen in Seitenansicht und in Drauf­ sicht zur Verwendung mit der Bearbeitungsstation gemäß Fig. 1 und 2.

Fig. 5 und 6 zeigen eine Spanneinrichtung in Front- und Seitenansicht für einen Spannrahmen nach Fig. 3 und 4.

Fig. 7 zeigt eine mit Bearbeitungsstationen nach Fig. 1 und 2 gebil­ dete Fertigungslinie.

Fig. 8 zeigt diagrammartig die Steuerung am Handarbeitsplatz der Fertigungslinie von Fig. 7.

Fig. 9 zeigt diagrammartig die Steuerung einer Bearbeitungsstation der Fertigungslinie von Fig. 7.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Bearbeitungsstation besitzt einen Rechteckförderer 1 - beispielsweise einen Rollenförderer mit Tragrol­ len 2, vgl. Fig. 3 - für rechteckige und insbesondere quadratische Spannrahmen 3, die im einzelnen in den Fig. 3 und 4 dargestellt sind.

Der Spannrahmen 3 besteht aus im rechten Winkel zueinander zu einem Quadrat angeordneten Streben 4, wobei ferner zwei benachbarte Mittel­ streben 5, die zwei gegenüberliegende Streben 4 verbinden, vorgesehen sind. Die Streben 4, 5 etwa aus L- oder U-Profilen o.dgl. sind mit einem Raster von Löchern 6 versehen, wobei Leisten 7 mit Hilfe von in die Löcher 6 greifenden Stiften oder Bolzen entsprechend den Anforde­ rungen eines zu bearbeitenden Werkstücks zwischen den Streben 4 und 5 und sich auf diesen abstützend angeordnet sind. Die Leisten 7 sind ebenfalls mit Löchern 8 versehen und dienen zum Aufnehmen von Spann­ einrichtungen 9 für ein Werkstück, wobei die Spanneinrichtungen 9 mittels Stiften 10 o.dgl. auf den Leisten 7 befestigt werden. Ent­ sprechend dem jeweiligen Werkstück können die Spanneinrichtungen 9 gewählt und mittels der Leisten 7 auf dem Spannrahmen 3 werkstückge­ recht angeordnet werden.

Insbesondere werden Spanneinrichtungen 9 verwendet, wie sie in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind. Diese besitzen eine Grundplatte 11 zur An­ ordnung auf den Leisten 7 des Spannrahmens 3 und eine sich hiervon auf­ wärts erstreckende und mittels eines Winkels 12 gestützte Platte 13 mit einem vertikalen Schlitz 14 und einem kreisausschnittförmigen, nach unten konvexen Schlitz 15, wobei sich die beiden Schlitze 14, 15 etwa in ihrer Mitte kreuzen. Die Spanneinrichtung 9 besitzt ferner eine verstellbare Platte 16, die über zwei Spannelemente 17, 18, die durch die Schlitze 14 bzw. 15 greifen, mit der Platte 13 verbunden ist. Die Platte 16 kann über die manuell betätigbaren Spannelemente 17, 18 in ihrer Höhe und ihrem Neigungswinkel gegenüber der Platte 13 und damit gegenüber dem Spannrahmen 3 eingestellt werden. Die Platte 17 trägt am oberen Ende eine mit Abstand und parallel hierzu angeord­ nete Leiste 19 mit einem Längsschlitz 20 zur Aufnahme eines weiteren Spannelements 21 für einen um die Achse des Spannelements 21 drehbaren und in seiner Längsrichtung verstellbaren Bügel 22. Ferner kann auf der Spanneinrichtung 9 eine Auflageplatte 23 mit einem schaltbaren Permanentmagneten 24 zum zusätzlichen Halten eines aufgespannten Werk­ stücks oder einer speziellen an das jeweilige Werkstück angepaßten Halterung vorgesehen sein. Außerdem kann der Spannrahmen 3 bzw. eine oder mehrere Spanneinrichtungen 9 eine Zange oder eine Permanentmag­ nethalterung zum vorpositionierten Vorlegen von zusätzlichen Teilen, die am Werkstück anzubringen sind, tragen.

Der Rechteckförderer 1 besitzt eine Einlaufstation I für den Spann­ rahmen 3, der von der Einlaufstation I in eine Bearbeitungsstation gefördert wird. Im Bereich der Bearbeitungsstation II befindet sich ein Bearbeitungsroboter, etwa ein Schweißroboter 25 sowie ein Hub- und Verschiebetisch 26. Der Hub- und Verschiebetisch 26 greift zwischen den Rechteckförderer 1 durch, wenn der Spannrahmen 3 gegen einen An­ schlag 27 stößt, wodurch beispielsweise ein am Anschlag 27 befindli­ cher Schalter 28 betätigt wird, der die Hubbewegung des Hub- und Ver­ schiebetisches 26 auslöst. Der Hub- und Verschiebetisch 26 besitzt Positionierstifte 29, die in entsprechende Positionieröffnungen des Spannrahmens 3 eingreifen, wenn der Hub- und Verschiebetisch 26 ange­ hoben wird, um den Spannrahmen vom Rechteckförderer 1 abzuheben. Die Positionierstifte 29 dienen der genauen Positionierung des Spannrah­ mens bezüglich des Roboters 25. Da der Roboter 25, obwohl üblicher­ weise mit sechs Positionierachsen ausgerüstet, nicht immer unbedingt an alle erforderlichen Stellen des Werkstücks heran kann, ist der Hub­ und Verschiebetisch 26 in Förderrichtung des Rechteckförderers 1 je­ weils um etwa eine halbe Spannrahmenlänge hin- und herbeweglich, zu welchem Zweck beispielsweise ein Schneckengetriebe o.dgl. mit ent­ sprechenden, die genaue Positionierung des Hub- und Verschiebetisches 26 ermöglichenden Fühlern vorgesehen ist. Entsprechend kann auch die Auflageplatte 30 des Hub- und Verschiebetisches 26 bis zu einem vor­ bestimmten Winkel von beispielsweise 45° bezüglich einer oder mehrerer Seiten hochschwenkbar sein, um den Zugriff des Roboters 25 zu er­ leichtern oder zu ermöglichen.

Insbesondere bei einem Schweißroboter 25 ist die Bearbeitungsstation II von einem Schutzgehäuse 31 umgeben, das gleichzeitig mit Magazinen 32 für verschiedene, dem Roboter 25 zugängliche Werkzeuge - etwa Schweißzangen - versehen sein kann, um eine entsprechend große Flexi­ bilität zu erreichen.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich besitzt der Spannrahmen 3 seitlich einen Datenträger 33 etwa in Form eines Magnetbandstreifens, während in der Einlaufstation I ein Leser 34 für den Datenträger 33 vorgesehen ist. Der Datenträger 33 enthält die werkstückspezifischen, für die Bear­ beitungsstation II notwendigen Informationen, z. B. "wähle Bearbei­ tungsprogramm 2", das für Roboter 25 und Hub- und Verschiebetisch 26 etwa über eine EDV-Anlage o.dgl. zugänglich ist, um das Werkstück und den Roboter 25 mit entsprechenden Werkzeugen in die vorgesehenen räumlichen Bearbeitungspositionen zu bringen und die Bearbeitungen, etwa Punktschweißen, vorzunehmen.

Der Anschlag 27 wird nach dem Ergreifen des Spannrahmens 3 durch den Hub- und Verschiebetisch 26 abgesenkt, so daß der Spannrahmen 3 nach Vollendung der vorgesehenen Bearbeitungen und Absenken auf den Recht­ eckförderer 1 aus der Bearbeitungsstation II herausgefördert werden kann. Ein Schreiber 35 ist in der nachfolgenden Durchlaufstation für den Spannrahmen 3 vorgesehen, der den Datenträger 33 entsprechend kodiert, so daß eine Zielsteuerung oder erkennbar ist, in welchem Be­ arbeitungszustand sich das auf dem Spannrahmen 3 befindliche Werkstück befindet. Der Rechteckförderer 1 transportiert den Spannrahmen 3 an­ schließend zur Ausgabestation IV und gegebenenfalls von dort, falls noch weitere Arbeiten vorzunehmen sind, zur Einlaufstation I, oder zu einem anderen Förderer, was durch Lesen des Datenträgers 33 mittels eines in der Ausgabestation IV befindlichen Lesers 36 gesteuert wird.

Der Datenträger 33 des Grundrahmens 3 wird dann wichtig, wenn in der Bearbeitungsstation unterschiedliche Teile bearbeitet werden sollen bzw. wenn mehrere CNC-Bearbeitungsstationen an einen gemeinsamen För­ derer 36, wie in Fig. 7 dargestellt, angeschlossen sind. Der Förderer 36 fördert Spannrahmen 3, die mit entsprechenden Teilen in einer Be­ stückungsstation 37 bestückt und deren Datenträger 33 entsprechend kodiert wurden, in zwei übereinanderliegenden Ebenen, wobei rechts und links von dem Förderer 36 mehrere CNC-Bearbeitungsstationen 38 ange­ ordnet sind, denen die Spannrahmen 3 entsprechend ihrer Kodierung zu­ geführt bzw. wieder abgeführt und gegebenenfalls noch anderen Bear­ beitungsstationen 38 zwecks weiterer Bearbeitung zugeführt werden. Entsprechende Handplätze 39 können an der Bearbeitungslinie erforder­ lichenfalls vorgesehen sein. An der Einlegestation 37 kann dem Werker über einen Monitor 40 bildlich und textlich Anweisung über die einzu­ legenden Teile bzw. über Umspannarbeiten, wenn nach einem ersten Be­ arbeitungsdurchlauf Teile zur weiteren Bearbeitung zugelegt oder in­ nerhalb des Spannrahmens 3 umgelegt werden müssen, gegeben werden. Der Monitor 40 ist mit einer Steuerung 41 verbunden, die mit Lesern und Schreibern für die Datenträger 33 der an diesem Platz befindlichen bzw. eintreffenden und auslaufenden Spannrahmen 3 und mit einem festen Programm in bezug auf die Produk­ tionssteuerung 42 verbunden ist (Fig. 8).

Der Förderer 36 dient zum Zuteilen von Spannrahmen 3 mit entsprechen­ den Teilen zu den Bearbeitungsstationen 38 und ist daher mit entspre­ chenden Lesern für die Datenträger 33 versehen. Außerdem kann der Förderer 36 als Speicher dienen. Die Spannrahmenzuteilung (Lesen, Se­ lektieren, Übernehmen, Abgeben) kann vollautomatisch erfolgen. Die einzelnen Bearbeitungsstationen 38 haben sämtlich Zugriff zu entspre­ chenden Programmspeichern, so daß etwa im Falle von Schweißrobotern 25 sämtliche Roboter mit der gleichen Schweißzange das gleiche Punktbild abarbeiten können, so daß auch bei Ausfall von Bearbeitungsstationen andere deren Aufgabe übernehmen können. Eine Bindung an Taktzeiten besteht nicht, die einzelnen Bearbeitungsstationen können frei ange­ ordnet werden und es besteht keine Bindung an bestimmte Bearbeitungs­ stationen, wodurch sich eine hohe Fertigungssicherheit ergibt. Auch kann die Produktionslinie jederzeit erweitert werden, ohne die Pro­ duktion wesentlich zu beeinflussen. Es ergibt sich eine hohe Ausla­ stung der einzelnen Bearbeitungsstationen, weil keine Wartezeiten entstehen.

Gemäß Fig. 9 kann der Roboter 25 eine Steuerung 43 aufweisen, die ein Maschinenprogramm für den Roboter 25 (und den zugehörigen Hub- und Verschiebetisch 26) beinhaltet und mit einem Speicher 44 für Bearbei­ tungsprogramme verbunden ist. Am Eingang der Bearbeitungsstation 38 wird der Datenträger 33 durch den Leser 34 gelesen, der mit der Steuerung 43 verbunden ist, die entsprechend den gelesenen Daten aus dem Speicher 44 das erforderliche Bearbeitungsprogramm entnimmt. Die Steuerung 43 ist ihrerseits mit dem Schreiber 35 verbunden, der eine entsprechende Kodierung des Datenträgers 33 für die weitere Arbeits­ folge vornimmt, wenn die Bearbeitung stattgefunden hat. Wenn eine Be­ arbeitungsstation 38 noch besetzt ist, kann ein Aufspannrahmen 3 in der Einlaufstation I auch eine Wartestellung einnehmen, zu welchem Zweck ein entsprechendes Steuerglied 45 für den Horizontalförderer 1 vorgesehen ist.

Anstelle von Schweißzangen oder in Kombination hiermit können auch Schweißbrenner als Werkzeuge von Schweißrobotern eingesetzt werden, oder es können Roboter etwa zum Verschrauben, Vernieten, Bördeln o.dgl. eingesetzt werden.

Die Bearbeitungsstation eignet sich insbesondere zum Verbinden von Blechteilen durch Punktschweißen o.dgl., wie sie in der Automobilin­ dustrie verwendet werden, etwa Kfz-Türen oder Teile hiervon, wobei wiederum die in einzelnen Bearbeitungsstationen miteinander verbunde­ nen Teile durch andere oder auch dieselben Bearbeitungsstationen unter Verwendung weiterer Bearbeitungsprogramme zu größeren Einheiten in einer Produktionslinie etwa gemäß Fig. 7 verbunden werden können.

Claims (15)

1. Bearbeitungsstation mit einem Roboter und einem Tisch, auf dem Spanneinrichtungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Förderer (1) für einen Spannrahmen (3) vorgesehen ist, der mit einem Loch- und/oder Zapfenraster versehen ist, das zur Anordnung der Span­ neinrichtungen (9) auf dem Spannrahmen (3) dient, wobei der Tisch ein Hub- und Verschiebetisch (26) ist, der in einer Bearbeitungsposition (II) benachbart zum Roboter (25) mit dem Spannrahmen (3) um eine vor­ bestimmte Höhe durch den Förderer (1) durchgreifend anhebbar und ge­ genüber dem Roboter (25) in Förderrichtung des Förderers (1) um steuerbare Strecken hin- und herfahrbar ist.

2. Bearbeitungsstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub- und Verschiebetisch (26) um wenigstens eine Kante gegenüber der Horizontalen um einen steuerbaren Winkel verschwenkbar ist.

3. Bearbeitungsstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Förderweg des Förderers (1) ein Anschlag (27) für den Spann­ rahmen (3) vorgesehen ist, bei dessen Erreichen der Hub- und Ver­ schiebetisch (26) betätigt wird.

4. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hub- und Verschiebetisch (26) mit Positionier­ stiften (29) für den Spannrahmen (3) versehen ist.

5. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Förderer (1) ein Rechteckförderer ist.

6. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spannrahmen (3) mit einem Datenträger (33) ver­ sehen ist, während die Bearbeitungsstation im Einlaufbereich für den Spannrahmen (3) einen Leser (34), der mit der Roboter- und Hub- und Verschiebetischsteuerung (40) gekoppelt ist, versehen ist.

7. Bearbeitungsstation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (40) mit einem entsprechend den Daten des Datenträgers (33) lesbaren Programmspeicher (41) verbunden ist.

8. Bearbeitungsstation nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schreiber (35) zur Kodierung des Datenträgers (33) in Förder­ richtung nach der Bearbeitungsposition (II) vorgesehen ist.

9. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spannrahmen (3) aus rechteckig bzw. quadratisch angeordneten Streben (4, 5) und Leisten (7) zur Aufnahme der Spann­ einrichtungen (9) besteht, wobei die Leisten (7) entsprechend dem Ra­ ster positionierbar sind und selbst an vorbestimmten Stellen Löcher und/oder Stifte (8) aufweisen.

10. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (9) eine höhen- und winkelver­ stellbare Platte (16) mit einem gegenüber befindlichen dreh- und ver­ schiebbaren Bügel (22), die mittels Spannelementen (17, 18, 21) fest­ stellbar sind, aufweist.

11. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (9) eine einen schaltbaren Permanentmagneten (24) aufweisende Halterung (23) besitzt.

12. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Spannrahmen (3) eine einen schaltbaren Permanentmagneten aufweisende Zustellhalterung angeordnet ist.

13. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Magazine (32) für Roboterwerkzeuge zum selbsttä­ tigen Wechsel durch den Roboter (25) vorgesehen sind.

14. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter (25) ein Schweißroboter ist.

15. Fertigungslinie bestehend aus einer Vielzahl von Bearbeitungs­ stationen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die einzelnen Be­ arbeitungsstationen (38) benachbart zu einem Zuführ- und Speicherför­ derer (36) für Spannrahmen (3) mit entsprechenden Lesern für die Da­ tenträger (33) angeordnet sind und der Förderer (36) an einem Ende in einer Einlege- und Umspannstation (37) mündet.