DE3722405A1 - Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten und/oder montieren von werkstuecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten und/oder Montieren einer Vielzahl von Werkstücken, die auf Magazinen oder Paletten angeordnet sind, wobei deren Vorschub schritt­ weise erfolgt und die Werkstücke eines Magazins oder einer Palette nacheinander Arbeitsvorgängen ausgesetzt sind sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zum Bearbeiten größerer Werkstücke ist es bekannt, diese auf einem Fließband oder einer anderen Transporteinrichtung nacheinander verschiedenen Arbeitsstationen zuzuführen, an denen automatische Bearbeitungs- bzw. Montageglieder jeweils immer dieselben Handgriffe an derselben Stelle ausführen. Für kleinere, in sehr großen Stückzahlen herge­ stellte Werkstücke eignet sich dieses Verfahren nicht, da die Positionierung auf der Transportvorrichtung und die Entfernung von dieser einen zu großen Aufwand in Rela­ tion zur eigentlichen Bearbeitung darstellen würde.

Für kleinere, in der Massenproduktion hergestellte Werk­ stücke ist man daher dazu übergegangen, diese auf Paletten anzuordnen, wobei die Paletten wiederum schrittweise auf der Transporteinrichtung weiterbewegt werden. An einer Arbeitsstation werden dann die Werkstücke einzeln nachein­ ander durch Greifvorrichtungen auf die Bearbeitungs- oder Montagemaschine umgesetzt, dort bearbeitet bzw. montiert und dann auf die Palette zurückgesetzt. Wenn sämtliche Werkstücke einer Palette auf diese Weise einem Arbeits­ vorgang ausgesetzt waren, erfolgt eine Verschiebung der Paletten durch die Transporteinrichtung, und die darauf folgende Palette kann nunmehr bearbeitet werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß eine Vielzahl sehr exakt arbeitender Greifvorrichtungen und Festspannvorrichtungen an den jeweiligen Maschinen erforderlich ist, wobei zudem eine exakte Positionierung der Palette erforderlich ist. Der erforderliche Zeitaufwand für das Umsetzen, Festspannen und Wiederlösen der einzelnen Werkstücke an den jeweiligen Maschinen stellt sich als weiterer Nachteil heraus.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Ver­ fahren der eingangs genannten Gattung sowie eine Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, durch das die Fertigungstaktzeit verkürzt und die Handhabungs­ vorrichtungen vereinfacht sowie ihre Zahl verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bearbeiten und/oder Montieren der ortsfest fixierten Werkstücke auf dem Magazin oder der Palette erfolgt.

Ein Umsetzen der Werkstücke zur Bearbeitung und Montage ist dadurch nicht mehr erforderlich, das heißt, die Werk­ stücke werden einmal auf dem Magazin oder der Palette fixiert und durchlaufen so sämtliche Arbeitsvorgänge, die an einer oder an mehreren Arbeitsstationen durchge­ führt werden. Hierzu ist lediglich eine Fixierung des Magazins oder der Palette selbst erforderlich, was bei dem bekannten Fertigungsverfahren zusätzlich noch notwendig ist. Das Bearbeitungswerkzeug, der Montagegreifer od.dgl., können sehr schnell von einem zum nächsten Werkstück weiter­ geführt werden, wobei das Auffinden der Positionen der regelmäßig angeordneten Werkstücke durch eine elektronische Positionsprogrammierung unproblematisch und kostengünstig ist, da zusätzliche Umsetzgreifer und Fixiervorrichtungen an den jeweiligen Maschinen entfallen können. Durch die Fixierung der Werkstücke auf dem Magazin oder der Palette ist während des gesamten Arbeitsprogramms ein Verrutschen oder Verschieben nicht zu befürchten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens sowie zweckmäßige Ausgestaltungen einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens möglich.

Besonders vorteilhaft erweist sich eine Vorrichtung, bei der die mit einer Vielzahl von ortsfest fixierten Werk­ stücken versehenen Magazine oder Paletten auf einer Trans­ porteinrichtung mit schrittweisem Vorschub angeordnet sind, wobei entlang eines Transportweges wenigstens eine Arbeitsstation vorgesehen ist, die wenigstens ein eine Bewegung zu jedem Werkstück gestattendes Bearbeitungs- und/oder Montageglied aufweist.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß das Bearbeitungs- und/oder Montageglied an einem das Magazin oder die Palette brückenartig überspannenden Führungselement wenigstens vertikal bewegbar angeordnet ist. An einem derartigen Führungselement kann dieses Glied auf einfache Weise senkrecht zur Transportrichtung bewegt werden und so die in Reihen quer zur Transportrichtung angeordneten Werkstücke nacheinander anfahren. Zur Bearbeitung der Reihen nacheinander kann entweder die Schrittweite des Vorschubs einem Reihenabstand entsprechen, oder das Be­ arbeitungs- und/oder Montageglied weist noch eine weitere Bewegungsachse in der Transportrichtung auf. Während der Arbeitsvorgänge an den Werkstücken bleibt im zweiten Falle die Palette oder das Magazin fixiert. Der Zugriff zu den einzelnen Werkstücken durch das Bearbeitungs- und/oder Montageglied erfolgt zwar zweckmäßigerweise über eine vertikale Bewegung, jedoch sind im Einzelfall auch schräge Bewegungen möglich, z. B. zur Anbringung von zur Vertikalen geneigten Bohrungen oder zum seitlichen Ansetzen oder Aufbringen von Montageelementen.

Das Magazin bzw. die Palette kann jedoch auch während der Arbeitsvorgänge an den darauf angeordneten Werkstücken die gesamte Zeit über fixiert bleiben, und die Bearbeitung bzw. die Montage erfolgt durch einen Roboterarm, der nachein­ ander zu den einzelnen Werkstücken bewegt wird.

In vorteilhafter Weise ist das Bearbeitungs- und/oder Montageglied nach Art eines schwenk- oder drehbaren Revolver­ magazins ausgebildet, das Werkzeuge, Montagemittel und/oder Auszeichnungsmittel enthält. Hierdurch können verschiedene Arbeitsgänge nacheinander durch dieselbe Vorrichtung an einer Arbeitsstation durchgeführt werden.

Zur Fixierung der Werkstücke auf dem Magazin oder der Palette sind zweckmäßigerweise magnetische, pneumatische, chemische oder mechanische Haltemittel vorgesehen, damit die Arbeitsvorgänge unter Vermeidung einer Ortsveränderung der Werkstücke vor sich gehen können, so daß die Präzision gewahrt bleibt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem quer zur Transportrichtung bewegbaren nach Art eines Revolvermagazins ausgebildeten Bearbeitungs- und/oder Montageglied und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Bearbeitungs- und/oder Montageglied an einem Roboterarm angeordnet ist.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind Paletten 10 in regelmäßigen, engen Abständen vonein­ ander auf einer als Transportband ausgebildeten Transport­ vorrichtung angeordnet, wobei die Transportrichtung durch Pfeile dargestellt ist. Auf den Paletten 10 sind Werkstücke 12 jeweils in vier Reihen angeordnet, wobei diese Werk­ stücke zur Vereinfachung der Darstellung kreisförmig abge­ bildet sind.

Die Transportvorrichtung 11 führt die Paletten 10 unter einer Arbeitsstation 13 hindurch, die ein U-förmiges, die Transportvorrichtung 11 brückenartig überspannendes Führungselement 14 aufweist. An einem horizontalen Führungs­ teil 15 des Führungselements 14 ist ein Bearbeitungs- und/oder Montageglied 16 mittels einer Führungsnut 20 quer zur Transportrichtung bewegbar geführt. Dieses Be­ arbeitungs- und/oder Montageglied 16 weist ein der Trans­ portvorrichtung 11 zugewandtes, drehbares Revolvermagazin 17 zur Aufnahme verschiedener Werkzeuge 18 auf. Das Revolver­ magazin 17 bzw. einzelne seiner Werkzeuge 18 können je nach Bedarf vertikal zu den Werkstücken 12 hin bewegt werden.

Zur Fixierung der Palette 10 während der Bearbeitung oder Montage der Werkstücke 12 sind zwei seitliche Fixierbacken 19 vorgesehen. Da zur exakten Montage oder Bearbeitung der Werkstücke eine exakte Fixierung der Palette 10 die Voraussetzung ist, weisen diese Fixierbacken 19 nicht näher dargestellte Positioniermittel auf, die beispiels­ weise als Positionierwinkel, Positionierzapfen od.dgl. ausgebildet sein können.

Zur Ausführung exakter Arbeitsvorgänge ist nicht nur eine exakte Fixierung der Palette 10, sondern auch eine exakte Fixierung der Werkstücke 12 auf der Palette 10 erforderlich. Hierzu gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten: Die Werk­ stücke können beispielsweise aufgeklebt werden, wobei der Klebstoff anschließend durch Hitze oder chemisch wieder entfernt werden kann. Weiterhin ist eine Befestigung mittels einer Tiefziehfolie möglich. Die Zugänglichkeit der für die Montage oder Bearbeitung vorgesehenen Stellen kann durch vorherige oder nachträgliche Aussparung erreicht werden. Weiterhin können die Werkstücke in eine Styropor­ platte eingesetzt werden, die der Form der Werkstücke entsprechende negative Ausnehmungen aufweist. Die Palette kann auch ein aus Bolzen, Öffnungen, Einkerbungen oder Einformungen bestehendes Raster aufweisen, in das die Werkstücke paßgenau eingesetzt werden können. Auch eine mechanische Befestigung mittels Spannleisten, Spannstücken od. dgl. ist möglich. Neben den mechanischen Befestigungs­ möglichkeiten erweist sich noch eine Vakuumbefestigung oder eine Magnetbefestigung als günstig. Im Falle der Vakuumbefestigung können mit einem Unterdruck beaufschlag­ bare Saugnäpfe oder Öffnungen in der Palette vorgesehen sein, und im Falle der Magnetbefestigung können vorzugs­ weise Elektromagneten den einzelnen Befestigungsstellen zugeordnet sein. In jedem Falle ist es erforderlich, daß nicht nur eine gute Fixierung, sondern auch eine exakte Positionierung der Werkstücke erfolgt, wobei die verschiede­ nen Befestigungsmöglichkeiten auch untereinander kombiniert werden können.

Erreicht eine der Paletten 10 die Arbeitsstation 13, so wird sie zunächst mittels der Fixierbacken 19 fixiert. Das Bearbeitungs- und/oder Montageglied 16 bewegt sich nun quer zur Förderrichtung von einem Werkstück einer Reihe zum nächsten und führt die vorgesehenen Bearbeitungs­ vorgänge aus. Durch Drehung des Revolvermagazins 17 können dabei auch mehrere Bearbeitungsvorgänge nacheinander mittels verschiedener Werkzeuge 18 durchgeführt werden. Nach der Bearbeitung der ersten Reihe von Werkstücken 12 wird die Palette 10 losgelassen, um einen Reihenabstand auf der Transportvorrichtung 11 weiterbewegt und dann wieder fixiert. Die Bearbeitungsvorgänge in der zweiten Werkstücksreihe können nunmehr erfolgen. Nach Bearbeitung sämtlicher Werk­ stücksreihen erfolgt ein Weitertransport so lange, bis die nächste Palette 10 die Arbeitsstation 13 erreicht.

Zur Bearbeitung der Werkstückreihen nacheinander kann der Weitertransport anstelle durch die Transportvorrichtung 11 auch durch Verschieben der Fixierbacken 19 zusammen mit der Palette 10 in der Transportrichtung erfolgen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Palette 10 während der Bearbeitung sämtlicher auf ihr angeordneter Werkstücke fixiert bleibt, wobei dann das Bearbeitungs- und/oder Montageglied 16 auch eine Verstellmöglichkeit in der Transportichtung aufweisen muß.

Anstelle von Bearbeitungsvorgängen können selbstverständlich auch Montagevorgänge vom Bearbeitungs- und/oder Montage­ glied 16 durchgeführt werden, oder durch ein entsprechendes Glied einer anderen Arbeitsstation, das wiederum nach Art eines Revolvermagazins oder als Einzelglied ausgebildet sein kann.

Beispiele für mögliche Bearbeitungs- und Montagevorgänge sind: Gewindeschneiden, Nieten, Reiben, Entgraten, Ansenken, Prägen, Tiefziehen, Stempeln, Bohren, Schrauben, Scheiben aufpressen, Stifte zuführen, Auflegen von Federn, Spreng­ ringen, O-Ringen und Dichtringen, Kleben, Löten, Schweißen, Beschriften, Fetten, Etikettieren, Aufdrucken, Durchführen von Schnapp-Montagen sowie Verpacken. Die einmal auf Paletten 10 fixierten Werkstücke können so als Rohwerkstücke im fixierten Zustand einen gesamten Fertigungs- und Montage­ zyklus bis hin zur Verpackung durchlaufen, wobei je nach Erfordernis eine kleinere oder größere Anzahl von Arbeits­ stationen 13 entlang der Transportstrecke der Transport­ vorrichtung 11 vorgesehen ist. Dabei können die Paletten 10 durch die Transportvorrichtung 11 auch beispielsweise durch Waschanlagen, Entgratanlagen, Oberflächenveredelungs­ anlagen oder sonstige chemische Bäder geführt werden.

Anstelle des als Transportvorrichtung 11 dargestellten Transportbands können selbstverständlich auch andere Trans­ portvorrichtungen 11 treten, die geeignet sind, die Palet­ ten oder andere Haltevorrichtungen für mehrere Werkzeuge, wie Magazine od. dgl., von Arbeitsstation zu Arbeitsstation fortzubewegen. Beispielsweise können elektrisch, pneuma­ tisch oder hydraulisch angetriebene Transportwagen oder eine Transportscheibe vorgesehen sein, wobei dann die Arbeitsstationen kreisförmig angeordnet sind.

Die Paletten 10 können auf der Transportvorrichtung 11 in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen angeordnet sein, wobei auch ein Palettenspeicher vorgesehen sein kann, aus dem die einzelnen Paletten nach Bedarf herausge­ führt werden.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Transportvorrichtung 11 seitlich eine alternativ ausgestaltete Arbeitsstation 21 angeordnet. Auf einem Grundkörper 22 ist ein Roboterarm 23 befestigt, der gelenkig von Werkstück zu Werkstück weiterbewegt wird. Die Palette 10 wird wiederum während der Bearbeitung oder Montage von zwei Fixierbacken 24 gehalten, die aus dem Grundkörper 22 herausgefahren werden können. Hierzu wird zunächst zweckmäßigerweise der in der Figur auf der rechten Seite dargestellte Fixierbacken 24 herausgefahren, wobei die Berührung durch eine Palette 10 den zweiten Fixierbacken 24 herausfahren läßt. Zur Weiterbewegung werden die Fixier­ backen 24 wieder eingefahren, sie können jedoch auch nach oben bewegt werden, so daß die Palette 10 unter ihnen vorbeigeführt werden kann.

Der Roboterarm 23 kann wiederum zur Bearbeitung und/oder zur Montage dienen, wobei ein an seinem freien Ende ange­ brachtes Bearbeitungs- und/oder Montageglied 25 als Einzel­ element oder wiederum nach Art eines Revolvermagazins ausgebildet sein kann. Dieser Roboterarm 23 kann entweder frei beweglich ausgebildet sein oder ist nur quer zur Transportrichtung und in der Vertikalen verstellbar, wobei dann - wie beim ersten Ausführungsbeispiel erläutert - die Fixierbacken 24 schrittweise in der Transportrichtung bewegbar sind, um die einzelnen Werkstücksreihen anfahren zu können.

Zur Steuerung der Bearbeitungs- und Montageglieder 16, 25 weisen die Arbeitsstationen 13, 21 vorzugsweise program­ mierbare Steuerungen auf, in denen insbesondere die Positio­ nen der Werkstücke 12 auf den Paletten 10 sowie die der Werkzeuge gespeichert sind. Die Bewegung der Bearbeitungs- und/oder Montageglieder 16, 25 erfolgt dabei in bekannter Weise durch pneumatische oder elektrische Stellglieder.

Claims (15)

1. Verfahren zum Bearbeiten und/oder Montieren einer Vielzahl von Werkstücken, die auf Magazinen oder Paletten angeordnet sind, wobei deren Vorschub schrittweise erfolgt und die Werkstücke eines Magazins oder einer Palette nachein­ ander Arbeitsvorgängen ausgesetzt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bearbeiten und/oder Montieren der orts­ fest fixierten Werkstücke (12) auf dem Magazin oder der Palette (10) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die durchzuführenden Arbeitsvorgänge an den einzelnen Werkstücken (12) erforderlichen Werkzeuge (18), Montagegreifer, Bearbeitungsglieder u. dgl. von Werkstück zu Werkstück weiterbewegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Werkstücken Montageteile zugeführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magazine oder Paletten (10) nachein­ ander verschiedenen Arbeitsstationen (13, 21) zugeführt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin oder die Palette (10) vor der Durchführung von Arbeitsvorgängen fixiert wird.

6. Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Vielzahl von ortsfest fixierten Werkstücken (12) versehenen Magazine oder Paletten (10) auf einer Transportvorrichtung (11) mit schrittweisem Vorschub angeordnet sind, und daß entlang eines Transportweges wenigstens eine Arbeitsstation (13, 21) vorgesehen ist, die wenigstens ein eine Bewegung zu jedem Werkstück (12) gestattendes Bearbeitungs- und/oder Montageglied (16, 25) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungs- und/oder Montageglied (16) an einem das Magazin oder die Palette (10) brückenartig überspannen­ den Führungselement (14) wenigstens vertikal bewegbar angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegungsachse des Bearbeitungs- und/oder Montage­ glieds (16) senkrecht zur Transportrichtung verläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke (12) auf der Palette (10) in Reihen angeordnet sind und daß die Schrittweite des Vorschubs einem Reihenabstand entspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Bewegungsachse des Bearbeitungs- und/oder Montageglieds (16) in der Transportrichtung verläuft.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsstation (13, 21) mit einer das Magazin oder die Palette (10) wenigstens in der Transportrichtung bewegbaren Haltevorrichtung (19, 24) versehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungs- und/oder Montageglied (25) an einem Roboterarm (23) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungs- und/oder Montage­ glied (16) nach Art eines schwenk- oder drehbaren Revolver­ magazins (17) ausgebildet ist, das Werkzeuge (18), Montage­ mittel und/oder Auszeichnungsmittel enthält.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsstationen (13, 21) für mechani­ sche und Arbeitsstationen für chemische und/oder Oberflächen­ beschichtungs-Arbeitsvorgänge vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fixierung der Werkstücke (12) auf dem Magazin oder der Palette (10) magnetische, pneuma­ tische, chemische oder mechanische Haltemittel vorgesehen sind.