DE69203433T2 - Vorrichtung zum schnellen Zuführen und Positionieren mit horizontalen abgestuftem Hub. - Google Patents

Description

SCHNELLES ZUSTELL- UND POSITIONERSYSTEM MIT GETEILTEM VERFAHRWEG
• Die Erfindung betrifft eine Fertigungseinrichtung mit einem schnellen Werkstück-Zustell- und -Positioniersystem zur Beschickung von linear zwischen einem Antransportband und einem Abtransportband angeordneten automatisierten Fertigungsstationen, welche Fertigungseinrichtung
• - ein bewegliches Untergestell, insbesondere in Form eines Hubbalkens, der durch einen, einen Rechteckzyklus erzeugenden Mechanismus angetrieben wird,
• - eine Bearbeitungsebene, auf der der Hubbalken im Verlauf des Bewegungszyklus' die zu bearbeitenden Werkstücke ablegt, sowie
• - gegenüber der Bearbeitungsebene angeordnete Bearbeitungsstationen oder -module umfaßt, wobei
• - der genannte Bewegungszyklus des Hubbalkens eine erste, durch einen ersten Steuerkurvenmechanismus erzeugte vertikale Bewegung und eine zweite, durch einen zweiten Getriebemechanismus zur Umwandlung einer Drehung in eine geradlinige Bewegung erzeugte horizontale Bewegung umfaßt.
• Eine solche Fertigungseinrichtung ist aus der Druckschrift FR-A-2.566.888 bekannt.
• Gemäß der französischen Patenanmeldung Nr. 91.02708 (FR-A-2 673 611) des gleichen Anmelders vom 05.03.91 erzeugt der Mechanismus einen rechteckigen Pilgerschrittzyklus, und jede der Bewegungen der beiden Getriebemechanismen wird durch einen Motor erzeugt, wobei die erforderliche Synchronisation durch elektronische Mittel erfolgt. Diese Synchronisation läßt sich bei Verwendung von Schrittmotoren besonders einfach realisieren.
• Dieses System ermöglicht lange horizontale Verfahrwege, die insbesondere dann erforderlich sind, wenn eine Fertigungseinrichtung einen Bearbeitungsvorgang ausführen muß, dessen Dauer mit dem erforderlichen Taktzyklus der jeweiligen Fertigungsaufgabe nicht vereinbar ist und die Fertigungseinrichtung mit mehreren, nämlich N simultan arbeitenden Bearbeitungsmodulen zur Durchführung dieses Bearbeitungsvorgangs ausgerüstet werden muß. Da die zu transportierenden Werkstücke auf Paletten montiert sind, muß der Hubbalken zur Zustellung und Positionierung gleichzeitig N Paletten aufnehmen und um einen Verfahrweg N x P weiterbefördern, wobei P das geometrische Schrittmaß der "Mehrfachschritt"-Fertigungseinrichtung ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Taktzyklus eines Zustellsystems zu verbessern, um eine horizontale Bewegung mit variablem Verfahrweg zu erhalten.
• Diese Möglichkeit ergibt sich durch das Vorhandensein von zwei voneinander unabhängigen Antriebsmotoren für die horizontalen bzw. die vertikalen Bewegungen.
• Die Anpaßbarkeit des horizontalen Verfahrwegs wird ausgenutzt, um aus mehreren, in Transportrichtung nebeneinander angeordneten Einzelteilen zusammengesetzte Werkstücke zu bearbeiten, wobei ein Bearbeitungsvorgang, der alle diese Einzelteile betrifft, bei n Einzelteilen n-mal wiederholt werden kann.
• Eine herkömmliche Einfachschritt-Fertigungseinrichtung müßte für diesen Bearbeitungsvorgang mit n Bearbeitungsmodulen ausgerüstet sein, wobei jedes Modul einem der n Einzelteile zugeordnet wäre. Je nach ihrer Abmessung können die n Module auf der gleichen Bearbeitungsstation der Fertigungseinrichtung zusammengefaßt oder auf mehrere Stationen verteilt sein.
• Eine solche Anordnung ist unumgänglich, wenn die Dauer des Bearbeitungsvorgangs, vermindert um die Transferzeit, normalerweise die innerhalb des Taktzyklus' der Fertigungseinrichtung verfügbare Zeitspanne in Anspruch nimmt. Ist der in Abhängigkeit von der geplanten Produktionsleistung definierte Taktzyklus der Fertigungseinrichtung jedoch ausreichend lang, um zwei oder mehrere Bearbeitungsvorgänge nacheinander ausführen zu können, kann es interessant sein, diese Tatsache auszunutzen, um die Anzahl der Bearbeitungsmodule zu vermindern, insbesondere wenn diese teuer sind. Als Beispiel sei ein Werkstück mit zwei Einzelteilen gegeben, an denen der gleiche Bearbeitungsvorgang ausgeführt werden muß, diese Bearbeitung 0,5 s in Anspruch nimmt und die Fertigungseinrichtung einen Taktzyklus von 2,4 s aufweist. Bei diesen Vorgaben und einer normalen Leistungsfähigkeit der zugehörigen Getriebemechanismen kann ein Bearbeitungsmodul die beiden Einzelteile des Werkstücks problemlos nacheinander bearbeiten. Dazu muß ihm lediglich innerhalb des Taktzyklus' jedes Einzelteil für eine Mindestzeit 0,5 s zugeführt werden. Der Gesamtzyklus ergibt sich dann wie folgt:
• - Ausgangslage: Einzelteil A in Bearbeitungsposition bereitgestellt,
• - Bearbeitung von Einzelteil A = 0,5 s,
• - erste Teiltransferbewegung = 0,7 s,
• - Bearbeitung von Einzelteil B = 0,5 s,
• - zweite Teiltransferbewegung = 0,7 s.
• Dies entspricht einer Gesamtzeit von 2,4 s (das Anheben und Absenken des Hubbalkens ist in den Transferzeiten eingeschlossen).
• Wenn P das geometrische Schrittmaß der Fertigungsanlage ist und die Einzelteile A und B in einem Abstand a aufeinanderfolgen, erfolgt auch der erste Teiltransfer mit einem Verfahrweg von a, wodurch das Einzelteil B an die Stelle des Einzelteils A gegenüber dem Bearbeitungsmodul gelangt, und der zweite Teiltransfer mit einem Verfahrweg von P-a entsprechend einem Wechsel der Palette.
• Die beiden Teiltransfers entsprechen horizontalen Vorschubbewegungen in der angehobenen Position. Der Rückstellweg bietet den Vorteil, daß er vollständig während einer Bearbeitungsphase, z.B. während der Bearbeitung des Einzelteils B durchlaufen werden kann. Zur Bearbeitung des Einzelteils A legt der Hubbalken lediglich die Paletten auf der Bearbeitungsebene ab und nimmt sie nach erfolgter Bearbeitung wieder auf, ohne in der Zwischenzeit eine Horizontalbewegung ausgeführt zu haben.
• Der vom Zustellsystem geforderte horizontale Verfahrweg ist auf das geometrische Schrittmaß P der Fertigungseinrichtung und nicht auf ein Vielfaches desselben beschränkt. Es kann daher ein System mit kurzem Verfahrweg eingesetzt werden.
• Eine Bearbeitungszone umfaßt zwei Positionen, die in einem Abstand a aufeinanderfolgen. Jede dieser Positionen wird durch Paletten-Positionierelemente, z.B. durch Zentrierstifte, die in an der Palettenunterseite angeordnete Aufnahmebuchsen eingreifen, bestimmt. Eine andere Lösung besteht darin, nur einen Zentrierstiftsatz an der Fertigungseinrichtung vorzusehen und die Anzahl der Aufnahmebuchsen in den Paletten zu verdoppeln. Diese Lösung soll als mögliche Variante erwähnt werden, da die Anzahl der Paletten im allgemeinen wesentlich größer ist als die Gesamtzahl der Bearbeitungsstationen einer Fertigungslinie.
• Die Be- und Entladezonen der Fertigungseinrichtung müssen für eine Aufteilung des Transferzyklus' geeignet sein. Sind in diesen Zonen Doppelgurtförderer angeordnet, muß der längste Verfahrweg (a oder wahrscheinlicher P-a) ausreichen, um den Übergang der Palette vom Antransportband auf die Bearbeitungsebene bzw. von der Bearbeitungsebene auf das Abtransportband zu gewährleisten.
• Das oben beschriebene Beispiel stellt den einfachsten Fall dar. Es läßt sich jedoch selbstverständlich auch auf komplexere Konfigurationen übertragen, insbesondere auf Werkstücke mit n Einzelteilen, wenn n größer als zwei ist.
• Die aufeinanderfolgenden Abstände der n Einzelteile können gleich sein (nur ein Maß a) oder voneinander abweichen (Maße a, b, c...). Die erforderlichen aufeinanderfolgenden Verfahrwege ergeben sich dann zu:
• a, a, a...... P-(n-1) x a
• bzw. a, b, c...... P-(a+b+c...).
• Hinsichtlich der Anzahl der erforderlichen Bearbeitungsmodule sind mehrere Varianten möglich:
• - Können die n Bearbeitungsvorgänge sowie die n Transferschritte zwischen den einzelnen Bearbeitungen innerhalb des Taktzyklus' der Fertigungseinrichtung durchgeführt werden, reicht es aus, ein Bearbeitungsmodul einzusetzen und den Transferzyklus so aufzuteilen, daß die n Einzelteile nacheinander am genannten Bearbeitungsmodul bereitgestellt werden.
• - Im anderen Fall muß die Anzahl der Bearbeitungsmodule erhöht werden, d.h. es müssen q Bearbeitungsmodule gleichzeitig im Einsatz sein, wobei die Zahl q aus Kostengründen selbstverständlich so niedrig wie möglich gehalten werden muß. Durch mehrere Versuche mit steigender Zahl q kann die jeweils beste Lösung ermittelt werden.
• - Bei einer Lösung mit n als einem Vielfachen von q entspricht die Anzahl s der notwendigen Bearbeitungsabschnitte und somit der Teiltransfers bzw. der aufeinanderfolgenden Positionen der Palette dem Verhältnis n/q, wenn sämtliche Bearbeitungsmodule gleichmäßig ausgelastet sind.
• - Ist n kein Vielfaches von q, wird die Zahl s so gewählt, daß s x q größer als n ist. Während eines Bearbeitungsabschnitts wird dann nur ein Teil der q Bearbeitungsmodule verwendet. Beispiel: Wenn n = 3 und q =2, kommen bei einem Bearbeitungsabschnitt beide Bearbeitungsmodule und beim folgenden Bearbeitungsabschnitt nur ein Modul zum Einsatz. Eines der Bearbeitungsmodule ist also nur zu 50% ausgelastet, diese Einschränkung muß jedoch hingenommen werden, da die Zahl q zwangsläufig eine ganze Zahl sein muß.
• - In einigen Fällen schließlich kann durch Kombination der Mehrfachschrittechnik mit einem geteilten Verfahrweg eine Optimierung der Zahl q erreicht werden.
• Beispiel: Geplante Produktionsleistung = 1500 Werkstücke/Stunde, n = 3, Zeitspanne für einen Bearbeitungsabschnitt = ts = 1,5 s.
• Aus den oben genannten Zahlen geht hervor, daß in jedem Bearbeitungsabschnitt mindestens 1,875 Einzelteile bearbeitet werden müssen. Da diese Zahl größer ist als n/2, ist eine Aufteilung nicht möglich. Die drei Einzelteile müssen gleichzeitig bearbeitet werden, so daß q = 3 aktive Bearbeitungsstationen installiert werden müssen.
• Bei Einsatz einer Doppelschrittanlage mit gleichzeitiger Bearbeitung von zwei Paletten reicht es jedoch aus, q = 2 aktive Bearbeitungsmodule (1 Modul pro Palette) zu installieren und den Bearbeitungszyklus in drei Abschnitte aufzuteilen. In jedem dieser Abschnitte werden zwei Einzelteile bearbeitet, so daß die geplante Produktionsleistung erreicht wird. Der gleichzeitige Einsatz der Mehrfachschrittechnik und des geteilten Transportwegs bringt kein besonderes Problem mit sich, da für beide Verfahren der gleiche Getriebemechanismus eingesetzt werden kann.
• Hinsichtlich der s aufeinanderfolgenden Positionen der Paletten auf der Bearbeitungsebene muß unterschieden werden, ob die Abstände a, b, c... zwischen den aufeinanderfolgenden Positionen konstant sind oder sich in Abhängigkeit von den Werkstückvarianten ändern. Im ersten Fall kann sich die oben beschriebene erste Lösung (mehrere Zentrierstiftsätze pro Bearbeitungsstation) als geeignet erweisen. Für den zweiten Fall ist diese Lösung jedoch ungeeignet. Hier kann die zweite Lösung in Betracht kommen (ein feststehender Zentrierstiftsatz und s Aufnahmebuchsensätze pro Palette), wobei allerdings jeder Werkstückvariante ein bestimmter Palettentyp zugeordnet werden muß, was eine Lagerhaltung der jeweils nicht verwendeten Paletten und einen automatischen Palettenaustausch bei sich ändernder Werkstückvariante erforderlich macht.
• Da diese Lösung verhältnismäßig aufwendig ist, kann eine dritte Lösung ins Auge gefaßt werden, die darin besteht, einen Zentrierstiftsatz zur Positionierung auf der Bearbeitungsebene und einen Aufnahmebuchsensatz in der Palette vorzusehen, wobei die genannten Zentrierstifte und Aufnahmebuchsen so angeordnet sind, daß sich die Palette bei deren Ineinandergreifen in der Bearbeitungsposition für das letzte Einzelteil befindet. Das letzte Einzelteil sei z.B. D bei insgesamt 4 Einzelteilen A, B, C, D, die in Abständen a, b, c aufeinanderfolgen. Da die feststehenden Zentrierstifte dabei lediglich die Position D sichern können, werden die drei übrigen Positionen A, B und C durch am Hubbalken angebrachte Zentrierstifte gewährleistet, wobei der Hubbalken nur um das gerade erforderliche Maß abgesenkt wird, um die Paletten auf der Bearbeitungsebene ablegen zu können, und die Zentrierstifte des Hubbalkens dabei im Eingriff in den entsprechenden Aufnahmebuchsen der Paletten bleiben. Die Paletten können dann zunächst in einer beliebigen Position A abgelegt und nach Abschluß der Bearbeitung A einfach um einen Abstand a horizontal verschoben werden (die Paletten gleiten dabei über die Bearbeitungsebene). Das Werkstück gelangt anschließend an die Position B und nach einem analogen Ablauf zur Position C. Zum Übergang zur Position D müssen die Paletten neben der letzten Verschiebung aus Position C außerdem angehoben und wieder abgesenkt werden, um sie auf den feststehenden Zentrierstiften zu positionieren. Diese feste Einstellposition ist dadurch erforderlich, daß der Hubbalken freigegeben werden muß, um seinen Rückstellweg in der abgesenkten Stellung ausführen zu können. Die beschriebene Lösung hat den offensichtlichen Vorteil, daß sie ohne Komplizierung der Mechanik eine Anpassung an veränderliche Werte für die Abstände a, b, c erlaubt, wobei es möglich ist, diese Anpassung beim Übergang von einer Werkstückvariante auf eine andere ausschließlich durch Programmiermittel vorzunehmen. Hinsichtlich der Mechanik wird später deutlich, daß der erforderliche Getriebemechanismus durch die oben beschriebenen Mittel (Standard-Steuerkurve für vertikale Bewegungen und Endlosriemen für horizontale Bewegungen) hergestellt werden kann.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen:
• Figur 1 eine schematische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Fertigungseinrichtung mit geteiltem Verfahrweg.
• Figur 1bis eine Fig. 1 entsprechende Ansicht nach horizontaler Verschiebung des beweglichen Hubbalkens.
• Figur 2 ein Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf der Bewegungen des Hubbalkens.
• Figur 3 die aufeinanderfolgenden Positionen von zwei Paletten bei einer Ausführungsvariante mit Doppelschrittanlage, die ein aus drei Einzelteilen bestehendes Werkstück bearbeitet.
• Figur 4 und 4bis eine der Ausführungsvariante aus Figur 1 und Figur 1bis ähnliche Fertigungseinrichtung, die jedoch mit der oben beschriebenen dritten Einstelltechnik arbeitet (letzte Einstellposition durch feststehende Zentrierstifte und vorhergehende Einstellungen durch am Hubbalken ausgebildete Zentrierstifte), wodurch der horizontale Verfahrweg variabel aufgeteilt werden kann.
• Figur 5 ein Diagramm mit dem Zyklusverlauf einer solchen Fertigungseinrichtung mit aufgeteiltem Verfahrweg, hier für ein aus vier Einzelteilen A, B, C, D bestehendes Werkstück, wobei die Gesamtzykluszeit C (z.B. 3 Sekunden) beträgt.
• Diese Fertigungseinrichtung arbeitet ebenfalls nach der oben beschriebenen dritten Einstelltechnik (letzte Einstellposition durch feststehende Zentrierstifte und vorhergehende Einstellungen durch am Hubbalken ausgebildete Zentrierstifte).
• Die Fertigungseinrichtung gemäß Figur 1 und 1bis umfaßt eine Bearbeitungsebene 1, einen beweglichen Hubbalken 2, ein Antransportband 3, ein Abtransportband 4 und zwei Bearbeitungsmodule 5, 5'.
• Das zu bearbeitende Werkstück 20 ist auf Paletten 11, 12, 13, 14 gelagert und besteht aus zwei Einzelteilen, die in einem Abstand a aufeinanderfolgen.
• Bei der Darstellung in Figur 1 wurden die Paletten 12 und 13 unmittelbar zuvor vom Hubbalken 2 auf der Bearbeitungsebene 1 abgelegt, so daß die rechten Einzelteile A der auf diesen Paletten montierten Werkstücke 20 genau unter den Bearbeitungsmodulen 5, 5' positioniert sind.
• Gleichzeitig wurde die Palette 14 auf dem Abtransportband 4 abgelegt, und eine neue Palette 11 wird gerade vom Antransportband 3 herangeführt.
• Während der Bearbeitung durch die Bearbeitungsmodule 5, 5' verharrt der Hubbalken 2 in der Warteposition gemäß Figur 1. Anschließend bewegt er sich nach oben, um die Paletten 12 und 13, nicht jedoch die Palette 14 aufzunehmen, die bereits vom Abtransportband 4 abgeführt wurde.
• Der Hubbalken 2 führt dann eine Transferbewegung aus und setzt die Paletten 12 und 13 wieder auf der Bearbeitungsebene 1 ab, wodurch die in Figur 1bis dargestellte Situation entsteht, in der jetzt die linken Einzelteile B der Werkstücke 20 unter den Bearbeitungsmodulen 5, 5' positioniert sind.
• Während der Bearbeitung dieser Einzelteile führt der Hubbalken 2 in der abgesenkten Position seine Rückstellbewegung um die Strecke P entsprechend dem geometrischen Schrittmaß der Fertigungseinrichtung aus, die ihn in die gestrichelt dargestellte Stellung (Figur 1bis) überführt. Inzwischen hatte die Palette 11 Zeit, um bis an den Anschlag 6 zu gelangen.
• Der Hubbalken 2 bewegt sich anschließend nach oben, um die Paletten 11, 12, und 13 aufzunehmen, und verfährt um die Strecke P-a, wodurch die in Figur 1 dargestellte Situation erreicht wird, in der jetzt die Paletten 11, 12 und 13 die früheren Positionen der Paletten 12, 13 und 14 einnehmen.
• Zur Vereinfachung der Beschreibung führt die dargestellte Fertigungseinrichtung nur zwei Bearbeitungsschritte aus, wobei das Prinzip jedoch durch entsprechende Verlängerung der Bearbeitungsebene 1 selbstverständlich auf eine beliebige Anzahl von Bearbeitungsschritten ausgedehnt werden kann. Es ist auch eine Konfiguration denkbar, in der einer oder mehrere dieser Bearbeitungsschritte nur an einem Einzelteil des Werkstücks 20 vorgenommen werden. Hierzu sind lediglich die entsprechenden Bearbeitungsmodule zu deaktivieren, wenn sie mit den nicht zu bearbeitenden Einzelteilen beladen werden.
• Die genaue Positionierung der Paletten 11 bis 14 auf der Bearbeitungsebene 1 wird durch Zentrierstifte gewährleistet, die mit an der Palettenunterseite angeordneten Aufnahmebuchsen zusammenwirken. In Figur 1 sind die Zentrierstifte 7 und 8 dargestellt, die die Positionierung der Palette 12 gewährleisten. Wenn diese Palette nach einer Verschiebung um die Strecke a in die in Figur 1bis dargestellte Position gelangt, trifft sie auf zwei weitere Zentrierstifte 9 und 10, die dazu dienen, ihre neue Position zu sichern. Jede Bearbeitungsstation umfaßt zwei Zentrierstiftpaare. Für den Fall, daß sich ein ungenutzter Zentrierstift unter der Palette befindet, muß diese mit einer Aussparung versehen sein, in die der Stift hineinragen kann, ohne das Ablegen der Palette zu behindern. Dies ist in Figur 1 mit dem Zentrierstift 9 und in Figur 1bis mit dem Zentrierstift 8 der Fall.
• Allgemein kann ein Werkstück mit n in Längsrichtung hintereinander angeordneten Einzelteilen angenommen werden. Der Transferzyklus umfaßt dann n Verschiebungen um a1, a2,... an und P-(a1+a2+...an) sowie eine Rückstellbewegung, die stets der Strecke P entspricht.
• Um insbesondere zwischen dem Antransportband und der Bearbeitungsebene 1 einen fehlerfreien Transfer der Paletten zu ermöglichen, muß einer der Verfahrwege ausreichend lang sein, um den problematischen Übergang einer Palette von der Warteposition am Anschlag 6 (Palette 11 in Figur 1bis) in die erste Bearbeitungsposition (Palette 12 in Figur 1) zu gewährleisten. In den meisten Fällen erfüllt keiner der Verfahrwege a1, a2,...an diese Bedingung. Es muß also auf den Verfahrweg P-(a1+a2+...an) zurückgegriffen werden, der immer lang genug ausgelegt werden kann, indem insbesondere die Strecke P erforderlichenfalls vergrößert wird. Diese Anforderung kann übrigens bereits bei n = 2 gelten.
• Figur 2 zeigt ein Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf der Bewegungen des Hubbalkens, in dem die bereits beschriebenen Phasen enthalten sind.
• - Bearbeitung von Einzelteil A des Werkstücks 20, wobei der Hubbalken in der abgesenkten Stellung verharrt.
• - Transferbewegung über die Strecke a einschließlich Anheben und Absenken.
• - Bearbeitung von Einzelteil B des Werkstücks 20, während der Hubbalken 2 seine Rückstellbewegung über die Strecke P ausführt.
• - Transferbewegung über die Strecke P-a einschließlich Anheben und Absenken.
• Figur 3 zeigt die aufeinanderfolgenden Positionen von zwei Paletten 21, 21', die gleichzeitig von den durch die Pfeile 25, 25' dargestellten Bearbeitungsmodulen bearbeitet werden. Bei diesem Beispiel handelt es sich um eine Doppelschrittanlage, die ein Werkstück 20 mit drei im Abstand a aufeinanderfolgenden Einzelteilen A, B, C bearbeitet. Wenn die geplante Produktionsleistung bei 1500 Werkstücken/Stunde liegt und die Dauer eines vollständigen Bearbeitungsabschnitts (Bearbeitungszeit plus Transferzeit) 1,5 Sekunden beträgt, ergibt sich aus der oben beschriebenen Berechnung, daß bei einer Einfachschrittanlage drei aktive Bearbeitungsmodule installiert werden müssen. Im gegebenen Beispiel reichen die beiden Bearbeitungsmodule 25, 25' aus. In drei Bearbeitungsabschnitten 3A, 3B, 3C können nämlich alle rechten Einzelteile (A), alle mittleren Einzelteile (B) und alle linken Einzelteile (C) bearbeitet werden. Dadurch ergibt sich eine Bearbeitung von zwei Werkstücken in 4,5 s und somit eine Produktionsleistung von 1600 Werkstücken pro Stunde.
• Die drei in einer solchen Anlage erforderlichen aufeinanderfolgenden Transferschritte sind a, a und 2P-2a. Hinsichtlich der Zeitspannen sind zwei Transferschritte merklich kürzer als der dritte, wobei jedoch davon ausgegangen werden kann, daß die mittlere Zeitdauer von 1,5 Sekunden pro Bearbeitungsabschnitt nicht wesentlich verändert wird.
• Konstruktionstechnisch gesehen muß jede Bearbeitungsstation der Fertigungseinrichtung drei Zentrierstiftsätze aufweisen, die in einem Abstand von a aufeinanderfolgen.
• Die Figuren 4 und 4bis zeigen eine Fertigungsanlage, die der Ausführung in Figur 1 und 1bis ähnlich ist, nur daß hier der Abstand a zwischen den Einzelteilen A und B des Werkstücks veränderlich ausgelegt sein kann. Im Gegensatz zur vorher beschriebenen Fertigungseinrichtung haben die an dem beweglichen Hubbalken 2 angebrachten Zentrierstifte 15, 16 hier eine Einstellfunktion, die aus Figur 4 klar hervorgeht. Nach der horizontalen Überführung der Paletten in die erste Bearbeitungsposition (4) befindet sich der Hubbalken in einer ganz leicht unter die Bearbeitungsebene 1 abgesenkten Stellung, die ein Ablegen der Paletten auf der genannten Bearbeitungsebene bei gleichzeitig weiterhin eingeschobenen, die Zentrierung gewährleistenden Zentrierstiften 15, 16 ermöglicht. Nach der Bearbeitung A führt der Hubbalken eine Aufwärtsbewegung und eine seitliche Verschiebung um das Maß a (die beiden Bewegungen können teilweise gleichzeitig ablaufen) sowie anschließend eine vollständige Abwärtsbewegung aus, die zu der in Figur 4bis dargestellten Situation führt. Die Palette ist dann durch die feststehenden Zentrierstifte 10, 10' fixiert (ihre Anordnung wird in Querrichtung angenommen, während die beweglichen Zentrierstifte 15 und 16 in der Mittelebene des Hubbalkens bzw. der Paletten liegen). Da die Zentrierung nun gewährleistet ist, kann der Hubbalken um die Strecke P rückgeführt werden, um erneut seine vordere Position einzunehmen (Darstellung mit gestrichelter Linie).
• Es ist verständlich, daß die in Figur 4bis dargestellte Position bei einer solchen Fertigungseinrichtung konstant ist, während die in Figur 4 gezeigte Stellung wahlweise verändert werden kann, so daß es möglich ist, den Wert des Abstands a ausschließlich durch Programmiermittel einzustellen.
• Um die Zeichnung nicht zu komplizieren, wurde lediglich ein Werkstück mit zwei Einzelteilen A, B dargestellt. Es ist klar, daß das Prinzip auf eine beliebige Anzahl von n Einzelteilen übertragen werden kann, wobei die ersten n-1 Zentrierungen der Paletten durch die Zentrierstifte 15 und 16 des Hubbalkens 2 und die n-te Zentrierung durch die feststehenden Zentrierstifte 10, 10' gewährleistet werden.
• Figur 5 zeigt ein Diagramm mit den zeitlichen Abläufen in einer solchen Fertigungseinrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit vier Einzelteilen A, B, C, D, deren relative Abstände zueinander veränderlich sind.
• In der Zeichnung stellen die Abschnitte A, B, C, D der ersten Kennlinie die Zeitspannen für die Bearbeitung der entsprechenden Einzelteile (hier etwa 0,3 s) dar. Es fällt hier auf, daß diese Zeitspannen einen periodischen Verlauf aufweisen, was nicht zwingend notwendig ist, jedoch eine Erleichterung darstellt, da die aktiven Bearbeitungsmodule so in einem gleichmäßigen Takt arbeiten können.
• Die drei folgenden Kennlinien stellen die nachstehenden Abläufe dar:
• - horizontale Verschiebungen des Hubbalkens,
• - vertikale Verschiebungen des Hubbalkens,
• - Drehung der Steuerkurvenwelle.
• Beim Durchlauf eines vollständigen Zyklus' vom angenommenen Ursprung 0 aus (Hubbalken in der vorderen angehobenen Stellung) ergeben sich folgende Phasen:
• - Verschiebung um Δ = P - (a+b+c) und Ablegen der Paletten auf der Bearbeitungsebene. Diese beiden Bewegungen können teilweise gleichzeitig erfolgen, da die Paletten nicht auf die feststehenden Zentrierstifte aufgesetzt werden müssen, so daß eine schräge Heranführung möglich ist.
• Die Paletten befinden sich nun in Position A.
• - Verharren in Position A, in dessen Verlauf die entsprechende Bearbeitung erfolgt.
• - Verschiebung um a, Überführung in Position B.
• - Verharren und Bearbeitung in Position B.
• - Verschiebung um b, Überführung in Position C.
• - Verharren und Bearbeitung in Position C.
• Es sei darauf hingewiesen, daß der Hubbalken seit der Einnahme von Position A keinerlei vertikale Bewegung ausgeführt hat, da er die Paletten lediglich gleitend über die Bearbeitungsebene zieht und dabei eine in Bezug auf diese Ebene nur ganz leicht nach unten versetzte Stellung beibehält.
• - Verschiebung um c, Übergang in Position D und Anhebung der Paletten in die obere Stellung (die beiden Bewegungen können teilweise gleichzeitig erfolgen).
• - Absenken des Hubbalkens in die untere Stellung mit gleichzeitigem Ablegen der Paletten auf der Bearbeitungsebene.
• - Horizontale Rückstellbewegung des Hubbalkens über die Strecke P. Während dieser Rückstellung erfolgt der Bearbeitungsschritt D.
• - Erneutes Anheben des Hubbalkens in die obere Stellung und gleichzeitige Aufnahme der Paletten mit Verschiebung um einen Rasterschritt. Dieser Zyklusschritt führt erneut zur Ausgangssituation zurück.
• Hinsichtlich der Drehung der Steuerkurvenwelle ist erkennbar, daß diese zwischen den beiden Bezugspunkten P1 und P2 eine vollständige Umdrehung ausführt. Es ist hier eine kurze Unterbrechung dieser Umdrehung feststellbar, die nicht unbedingt zwingend ist und dazu dient, die für die horizontale Rückstellbewegung des Hubbalkens über die Gesamtstrecke P erforderliche Zeitspanne etwas zu verlängern, um so auf allzu starke Beschleunigungen verzichten zu können. Vor dem Bezugspunkt P1 ergeben sich folgende Abschnitte:
• - zwischen P2 (d.h. ein Zyklus vor P2) und P1 ein Abschnitt mit unbewegter Steuerkurvenwelle,
• - zwischen P'1 (d.h. ein Zyklus vor P1) und P'2 eine Umdrehung jedoch mit im Vergleich zur Drehung zwischen P1 und P2 entgegengesetztem Drehsinn. Die Paletten werden nämlich bei P'2 aus der oberen Position herangeführt und bei P1 in die obere Position abgeführt.
• Diese Getriebemechanik läßt sich mit Steuerkurven mit einem Standardprofil problemlos realisieren, wobei die Dreh- und Stillstandsphasen durch Programmiermittel gesteuert werden. Für die Horizontalbewegung eignet sich ein über einen Schrittmotor angesteuerter Endlosriementrieb oder eine ähnliche Vorrichtung ebenfalls, sofern sie programmierbar ist, um eine flexible Anpassung an die Abstände a, b, c zu gewährleisten.

Claims (7)

1. Fertigungseinrichtung mit einem schnellen Werkstück-Zustell- und -Positioniersystem zur Beschickung von linear zwischen einem Antransportband und einem Abtransportband angeordneten automatisierten Fertigungsstationen, welche Fertigungseinrichtung

- ein bewegliches Untergestell, insbesondere in Form eines Hubbalkens (2), der durch einen, einen Rechteckzyklus erzeugenden Mechanismus angetrieben wird,

- eine Bearbeitungsebene (1), auf der der Hubbalken (2) im Verlauf des Bewegungszyklus' die zu bearbeitenden Werkstücke (20) ablegt, sowie

- gegenüber der Bearbeitungsebene (1) angeordnete Bearbeitungsstationen oder -module (5, 5') umfaßt, wobei

- der genannte Bewegungszyklus des Hubbalkens (2) eine erste, durch einen ersten Steuerkurvenmechanismus erzeugte vertikale Bewegung und eine zweite, durch einen zweiten Getriebemechanismus zur Umwandlung einer Drehung in eine geradlinige Bewegung erzeugte horizontale Bewegung umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Getriebemechanismus einen rechteckigen Pilgerschrittzyklus erzeugt,

- jedes zu bearbeitende Werkstück (20) n, in Transportrichtung nebeneinander auf Paletten (11, 12, 13, 14) angeordnete Einzelteile A, B, C, D umfaßt,

- die beiden, die erste und die zweite Bewegung des Hubbalkens (2) steuernden Getriebemechanismen durch voneinander unabhängige Motoren angetrieben werden, derart daß sie im Verlauf eines Bearbeitungszyklus' n unterschiedliche horizontale Verfahrwege der n, der gleichen Bearbeitung unterzogenen Einzelteile (A, B, C) des Werkstücks (20) bewirken, wobei die ersten n-1 Verfahrwege der zweiten Horizontalbewegung dazu dienen, die n Einzelteile (A, B, C) des Werkstücks (20) nacheinander in die jeweilige Bearbeitungsposition zu überführen, der n-te horizontale Verfahrweg für den Wechsel des Werkstücks (20) vorgesehen ist, und der zweite Getriebemechanismus insbesondere als Endlosriementrieb ausgeführt ist.

2. Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zustell- und Positioniersystem als Einfachschrittanlage ausgeführt ist, bei der der Transfer der Paletten (11, 12, 13, 14) im Verlauf eines Zyklus' mit einem Schrittmaß P entsprechend dem Abstand zwischen den Bearbeitungsstationen (5, 5') einzeln erfolgt, wobei die Summe der n Verfahrwege dem Schrittmaß P entspricht.

3. Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zustell- und Positioniersystem als Mehrfachschrittanlage ausgeführt ist, bei der die Paletten (11, 12, 13, 14) in Gruppen zu N über eine Strecke von N x P weitertransportiert werden, wobei die Summe der n Verfahrwege dem Wert N x P entspricht.

4. Fertigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsebene (1) mit Zentrierstiften (7, 8, 9, 10) ausgerüstet ist, die dazu dienen, mit einem Satz komplementär geformter, an der Unterseite jeder Palette (11, 12, 13, 14) ausgebildeter Positionierelemente zusammenzuwirken, um n aufeinanderfolgende Positionen der genannten Paletten in Bezug auf die jeweilige Bearbeitungsstation (5, 5') zu gewährleisten.

5. Fertigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsebene (1) in jeder Bearbeitungsstation mit einem einzigen Zentrierstiftsatz (beispielsweise 8, 9) und die Paletten (11, 12, 13, 14) mit n Sätzen komplementär geformter Positionierelemente ausgerüstet sind, die es ermöglichen, n aufeinanderfolgende Positionen der genannten Paletten in Bezug auf die jeweilige Bearbeitungsstation (5, 5') zu gewährleisten.

6. Fertigungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu bearbeitenden Werkstücke in mehreren Varianten vorliegen, deren Einzelteile (A, B, C, D...) in Abständen aufeinanderfolgen, die je nach Variante unterschiedlich sein können, wobei das Problem dadurch gelöst wird, daß jeder Werkstückvariante ein Palettentyp mit entsprechend konfigurierten Positionierelementen zugeordnet ist.

7. Fertigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsebene (1) in jeder Bearbeitungsstation mit einem einzigen Zentrierstiftsatz (beispielsweise 10, 10') und die Paletten (11, 12, 13, 14) mit einem einzigen Satz komplementär geformter Positionierelemente ausgerüstet sind, wobei das Ineinandergreifen der genannten Zentrierstifte und Positionierelemente die Zentrierung der Palette entsprechend dem letzten der n, durch die Bearbeitungsstation (5, 5') auszuführenden Bearbeitungsschritte gewährleistet, die den vorausgehenden n-1 Bearbeitungsschritten entsprechenden Zentrierungen durch die Zentrierstifte (15, 16) gewährleistet werden, die am Hubbalken angebracht sind, welcher sich zur Durchführung der n-1 Bearbeitungen in eine leicht unterhalb der Bearbeitungsebene (1) liegende Stellung vertikal verschiebt, der Übergang von einer Position zur anderen durch einfache horizontale Verschiebung erfolgt, während der Übergang in die letzte Position ein Anheben und erneutes Absenken des Hubbalkens erfordert, um die Paletten auf die feststehenden Zentrierstifte (10, 10') aufzusetzen, und das auf diese Weise ausgebildete System eine beliebige Veränderung der Abstände zwischen den aufeinanderfolgenden Bearbeitungspositionen entsprechend den Einzelteilen (A, B, C, D..) des zu bearbeitenden Werkstücks ermöglicht, ohne daß ein Palettenwechsel erforderlich ist.