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Gerät zur selbsttätigen Ermittlung der Stückzahlen bei Zwei- und Mehrmaschinen-Bedienung
Mit Werkzeugmaschinen mit selbsttätigem Werkstück- oder Werkzeugvorschub kann bekanntlich
dann besonders wirtschaftlich gearbeitet werden, wenn zwei oder mehr solcher Maschinen
von einem einzigen Arbeiter bedient werden können. Dabei ist es aber wichtig, daß
dann, wenn .der Arbeiter an der einen Maschine beschäftigt ist, z. B. um das fertig
bearbeitete Werkstück auszuspannen, das oder die Werkzeuge zurückzustellen, ein
neues Z`'erkstück einzuspannen und das oder die Werkzeuge wieder anzustellen, die
andere Maschine weiter arbeiten kann, ohne Bedienung zu erfordern, oder mit anderen
Worten die sogenannte Handzeit für die eine Maschine sollte .möglichst mit der Maschinenhauptzeit,
d. h. der Laufzeit der Maschine, ohne erforderliche Bedienung zusammenfallen.
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Dies zu erreichen, ist in der Praxis nicht immer einfach, besonders
wenn auf .den von einem und demselben Arbeiter zu bedienenden 1Nfaschinen. verschiedenartige
Werkstücke mit verschieden großen Stückzeiten bearbeitet werden,, so daß gewissermaßen
die Handzeiten der einen Maschine gegenüber den Maschinenhauptzeiten der anderen
Maschine wandern. Es soll aber auch nicht nur ermittelt werden, in welchem Arbeitstakt
zwei oder drei ganz bestimmte Maschinen, die ganz bestimmte Arbeiten zu leisten
haben, zu betreiben sind, um möglichst große Stückzahlen zu ergeben, sondern es
ist für die Arbeitsplanung besonders wichtig, aus einer großen Anzahl von vorliegenden
Arbeiten, .z. B. Fräsarbe_ten, diejenigen auszuwählen, die am wirtschaftlichsten
zusammenpassen, damit dann ersichtlich wird, welche Maschinen einem und demselben
Arbeiter zur Bedienung überlassen werden können.
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Dies herauszufind; n, ist auf dem Wege der Berechnung nicht möglich,
und zwar deshalb nicht, weil die für die Handzeiten in Betracht kommenden Maschinen
und -die dazwischenliegenden Maschinenzeiten ermittelten Werte nicht einfach rhythmisch
aneinandergereiht
werden können, weil sich im Betrieb selbst immer
wieder eine Änderung des Arbeitszeittaktes ergibt, z. B. schon dadurch, daß das
Arbeitsspiel bald auf der einen, .bald auf der anderen Maschine begonnen wird.
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Das Ausprobieren ist die einzige bisher mögliche praktische Lösung,
und das Resultat wird um so genauer, je länger das Arbeitsspiel beobachtet wird.
Infolgedessen ist das Ausprobieren an den Werkzeugmaschinen selbst sehr zeitraubend
und unwirtschaftlich. Dazu kommt noch, daß dieses zeitraubende Ausprobieren für
verschiedene mögliche Arbeiten und Maschinenkombinationen wiederholt vorgenommen
werden müßte, bevor man einen Überblick darüber bekäme, welche der vorliegenden
Arbeiten an den durch einen Mann zu bedienenden Maschine am wirtschaftlichsten ausführbar
sind.
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Gemäß der Erfindung ist es gelungen, eine außerordentliche "Zeitersparnis
an der Arbeitsplanung, eine Entlastung der Werkstatt von Probierarbeiten und den
damit verbundenen, sonst für jede mögliche Kombination durchzuführenden Zeitaufnahmen
und die Schaffung eines klaren L`berblicks für die vorhandenen Möglichkeiten ohne
jede Störung der Werkstatt zu erreichen.
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Zu diesem Zweck ist ein Hilfsgerät geschaffen worden, mit mindestens
zwei Einrichtungen, von denen jede dem Arbeitsspiel einer der in Betracht kommenden
Maschinen angepaßt werden kann, und das es möglich macht, das zu untersuchende Arbeitsspiel
zweier Maschinen gewissermaßen im Zeitraffertempo ablaufen zu lassen mit einer Geschwindigkeit,
die ein Vielfaches des tatsächlichen Arbeitstaktes der Maschine ist.
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Das neue Hilfsgerät erlaubt nun, die zu erwartenden Leistungsergebnisse
bei Zwei- und Mehrmaschinen-Bedienung für beliebig gewählte Parallelarbeiten im
voraus in einfachster Weise zu ermitteln und weiterhin schon vor Beginn der Arbeit
diejenigen Werkstücke zu ermitteln, die nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten am
günstigsten zusammenlauten können. Darüber hinaus wird es möglich, zugleich die
sich ergebende Inanspruchnahme der Bedienungsperson .zu ermitteln, insofern die
entstehenden Handzeitpausen summarisch registriert werden. Auf diese Weise kann
im voraus geprüft werden, wie die zu leistenden Arbeiten am wirtschaftlichsten praktisch
durchgeführt werden können.
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Im Nachstehenden soll der Einfachheit halber nur die Zweimaschinenbedienung
behandelt und die Anwendung der Erfindung hierauf an Hand der beiliegenden Zeichnungen
erörtert werden.
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Die gleichzeitig zu bearbeitenden Werkstücke seien mit I und II bezeichnet.
Fig. i zeigt die Verteilung von Handzeit und Maschinenhauptzeit auf die Gesamtbearbeitungszeit
der beiden Werkstücke.
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Fig. 2 stellt schematisch dar, wie entsprechend die beiden Gesamtarbeitszeiten
auf einen umlaufenden Teil des neuen Geräts zu verteilen sind. derart, daß jeder
Gesamtbearbeitungszeit eine rolle Umdrehung des Teiles der Maschine entspricht.
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Fig. 3 zeigt teilweise im Schnitt, teilweise in Ansicht die Gesamtanordnung
des neuen Gerätes.
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Fig. q. zeigt schaubildlich einen Teil dieses Gerätes.
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Die Arbeitsgänge des Werkstückes I sollen bestehen aus (siehe Fig.
i) Elandzeit t11 (Einspannen des Werkstückes und Abstellen des Werkzeuges), Maschinenhauptzeit
t.1 (Laufzeit der NTaschine ohne erforderliche Bedienung) .
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Handzeit tat (Ausspannen des Werkstückes, Zurückstellen des Werkzeuges).
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Die Gesamtzeit TI für die Bearbeitung des Werkstückes I (Stückzeit)
beträgt demzufolge: TI = t11 -l- t_i .+. t31.
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Die Arbeitsgänge des Werkstückes II sollen bestehen aus: Handzeit
tltI (Einspannen des Werkstückes und Anstellen des '%#@lerkzeuges), Maschinenhauptzeit
t.II (Laufzeit der Maschine ohne erforderliche Bedienung), Handzeit t311 (Zurückfahren
des Werkzeuges und Anstellen eines Schlichtspanes), Maschinenhauptzeit t411 (Laufzeit
der Maschine ohne erforderliche Bedienung), Handzeit tzill (Ausspannen des Werkstückes,
Zurückstellen des Werkzeuges).
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Die Gesamtzeit TII für die Bearbeitung des Werkstückes II (Stückzeit)
beträgt demzufolge: TII = t1II -Lt`tI -L t3II 1 t411 1 t511. Sämtliche Einzelheiten
t1, t. usw. werden nun derart in Winkelmaße a1, a. usw. umgerechnet, daß ihre Summe,
die der Stückzeit entspricht, 36o° beträgt (siehe Fig. 2).
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Das Gerät (Fig.3) besitzt zwei Steuertrommeln
i und
z, die an ihrem Umfang lainellenförmig gestaltete und angeordnete Segmente 3 tragen,
die in ihrer Längsrichtung um einen gewissen Betrag verschoben werden können, wie
besonders aus Fig. 4 ersichtlich. Diese Segmente bestehen tebenso- wie die Steuertrommeln
in der Hauptsache aus Metall, sind aber am einen Ende mit Isolierstücken.-4 belegt.
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Die Trommeln i und :2 sind mit ihren Achsen 5 und 6 fest verbunden
und in einem gemeinsamen Rahmen 7 drehbar gelagert. Auf ihren Achsen sitzen lose
Zahnräder 8 und 9, welche durch Federn io bzw. i i axial gegen die Trommeln i bzw.
2 gedrückt werden, so daß der Antrieb der Zahnräder durch Reibung auf letztere übertragen
wird. Ferner sind die Achsen 5 und 6 je mit einem Zählwerk 12 bzw. 13 verbunden,
so daß' die Trommelumdrehungen daran abgelesen werden können.
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Eine dritte Trommel 14 ist in gleicher Weise im Rahmen 7 gelagert,
besitzt jedoch keine verschiebbaren Segmente, sondern ist an ihrem Umfang mit einer
fein gezahnten Scheibe 15 versehen und mit einem Zählwerk 16 verbunden.
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Der Antrieb erfolgt durch einen Elektromotor 17, der.über Schnecke
und Schneckenrad i8 die Welle 1g, eines Zahnrades 2o antreibt, das mit dem Zahnrad
9 der Trommel 2 und einem mit der Trommel 14 fest verbundenen Zahnrad 21 in Eingriff
steht. In letzteres Zahnrad greift noch das Zahnrad a2 auf der Welle eines weiteren
Zählwerkes 23.
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Auf .der Welle 19 des Antriebszahnrades 20 sitzt eine kegelige
Scheibe 24, die über einen Riemen. o. dgl. z5 auf eine umgekehrt liegende kegelige
Scheibe 26 treibt, die auf der Welle eines mit dem Zahnrad 8 kämmenden Ritzels z7
befestigt ist.
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Das Übersetzungsverhältnis zwischen .den Rädern 2o lind 27 kann in
bekannter Weise durch Verschieben des Riemens 25, beispielsweise mit Hilfe der durch
die Handkurbel 28 zu drehenden Schraubenspindel 29 bewirkt werden.
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Das gezeichnete, stufenlos veränderliche Übersetzungsgetriebe ist
nur der Übersichtiichkeitwegen als Kegelscheibengetriebe dar= gestellt. An seiner
Stelle kann irgendein geeignetes, stufenlos regelbares Getriebe verwendet werden.
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Mit der Trommel i wirkt eine Sperrklinke 30 zusammen, die einerseits
unter der Wirkung einer Feder 31 und andererseits unter der Wirkung eines Elektromagneten
32 steht, derart, daß die Feder die Klinke in eine der durch Verschiebung von Segmenten
3 :entstandenen Lücken 33 einzulegen sucht, der Elektromagnet, falls er erregt ist,
jedoch dieses Einfallender Klinke verhindert. In gleicher Weise ist der Trommel
:2 eine Klinke 34 mit Feder 35 und Elektromagnet 36 zugeordnet und der Trommel 14
eine mit der Verzahnung 15 zusammenwirkende Klinke 37 mit Feder 38 und Elektromagnet
39.
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Auf der Trommel i, die ebenso wie die Trommel 2 von ihrer Achse isoliert
ist, schleifen zwei Kontaktbürsten 40 und 41, auf der Trommel 2 zwei Bürsten 42
und 43, und zwar an solcher Stelle des Umfanges, daß es möglich ist, die Segmente
.3 entweder so, wie bei. Trommel i oben gezeichnet, an ihrer metallischen Außenfläche
oder bei nach links verschobenem Segment an ihren Isolierstücken 4. gleiten zu lassen.
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Die Elektromagnetspulen des Gerätes sind in besonderer Weise parallel
zu dem mittels Schalter 44 ein- und auszuschaltenden Elektromotor 17 geschaltet.
In die Stromzuleitung 45 ist ein Ausschalter 46 am Zähler 23 eingefügt, der in an
sich bekannter Weise mit dem Zähl-werk so verbunden ist, daß dann, wenn eine vorher
eingestellte Stückzahl durch das Zählwerk erreicht wird, Stromunterbrechung erfolgt..
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Die Stromzuleitung 45 führt zu der Bürste 41 der Trommel i und weiterhin
zu einem von der Klinke 3o beeinflußten Schalter 47, dem einen Pol 48 des Elektromagneten
32 und dem einen Pol 49 eines Kurzschlußschalters 5o.
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Die andere Hauptleitung 51 führt über einen Kurzschlußschalter 52
zu der Bürste 42 und zum einen Poi 53 des Elektromagneten 36 sowie endlich zur Bürste
42.
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Die Bürste 4o der Trommel i ist über den zweiten Pol 54 des Schalters
50 zum zweiten Pol 55 des Elektromagneten 36 sowie zum Pol 56 des Elektromagneten
39 geführt, dessen anderer Pol 57 durch Leitung 58 mit dem zweiten Pol 59
des Elektromagneten 32 verbunden ist.
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Die Arbeitsweise ist folgende: Die Segmente 3, deren Breite zweckmäßig
durch an ihnen angebrachte Gradzahlen gekennzeichnet ist, werden entsprechend Fig.
2 auf den Trommeln i bzw. 2 für ,das Werkstück I bzw. II eingestellt, derart, .daß
die Maschinenhauptzeiten den nach rechts verschobenen Segmenten 3 (wie in Fi.g.
3 ganz oben dargestellt) entsprechen. Dementsprechend treten an den Trommeln
i und 2 Lücken 33 für die Maschinenhauptzeiten auf, während die Handzeiten dort
als Zähne erscheinen. Während der Maschinenhauptzeiten sind die Bürsten 40, 41 bzw.
42, 43 stromleitend überbrückt, während der Handzeiten jedoch durch die Isolierbeläge
4 voneinander getrennt.
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An dem stufenlos zu regelnden Getriebe wird das Übersetzungsverhältnis
zwischen den Scheiben 24 und 26 und damit auch zwischen den Trommeln --,
und 1 so eingestellt, daß sowohl
die Trommel i während der Stückzeit
des Werkstückes I als auch die Trommel :2 während der Stückzeit des Werkstückes
II gerade eine volle Umdrehung ausführt: Die Drehzahlen der Trommeln i und 2 verhalten
sich somit zueinander wie die Stückzeiten Til zu TI.
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Das Zählwerk 23 zählt die Umdrehungen der Zahnräder a1 und 9 der Trommeln
2 und 14. .je nach der Zeitdauor, für welche die zu er%vartenden Stückzahlen der
beiden Werkstücke ermittelt werden sollen, z. B. 1, 8, .i8 Stunden, wird da: Zählwerk
-23 auf eine entsprechende Zahl eingestellt, die der Stückzahl an Werkstücken
11 entspricht, die in der Beobachtungszeit beim Arbeiten mit nur einer Maschine
erzielt werden könnte. Ist diese Zahl am Zählwerk erreicht, so erfolgt selbsttätige
Unterbrechung der Stromzuführung am Schalter 46 sowohl für den Motor 1; als auch
zu den Magneten 32, 3() und 39. Die Sperrklinken 30, 34, 3; werden dabei frei und
fallen in die Zahnlücken der -zugehörigen Tromrneln ein. Dadurch wird die ganze
Anlage stillgesetzt und die Trommeln angehalten.
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Ist durch die Einstellung des Zählwerkes 23 der Schalter 46 geschlossen
und wird ferner der Handschalter .i.i geschlossen, so tritt der E iektromotor i7
in Tätigkeit und,treibt alle drei Trommeln sowie die zugehörigen Zählwerke an. Sobald
nun .an Trommel i die Schleifbürsten 4o, .ii auf eines der der »Handzeit« entsprechenden,
nach links verschobenen Segmente, also auf das Isolierstück ;i dieses Segmentes
gelangen, was dem Zeitpunkt entspricht, von welchem an die das Werkstück I bearbeitende
Maschine eine Bedienung, z. B. Werkstückwechsel, erfordert, wird die Stromieitung
für den Elektromagneten 36 unterbrochen und dadurch die auf Trommel 2 einwirkende
Sperrklinke 3.i freigegeben. Befindet sich das Werkstück 11 auf der der Troniinel2
entsprechenden Maschine zu diesem Zeitpunkt gerade in Arbeit, wobei also keine Bedienung
erforderlich ist, so gelangt die Klinke 34 in eine Lücke 33 und läßt die Trommel
:2 nur noch so lange laufen, bis auch hier eine Bedienung (Handzeit) erforderlich
wird. Ist die am Werkstück I bzw. an der zti seiner Bearbeitung bestimmten Maschine
erforderliche Handzeit bis dahin noch nicht zu Ende, so wird die Trommel 2 durch
die Klinke 34 so lange angehalten, bis der Bedienungsmann seine Arbeit an der der
Trommel i entsprechenden Maschine beendet hat, b7-%v. bis zu der Zeit, zu welcher
infolge der Einstellring der Segmente die Bürsten 40, 41 wieder auf ein nach rechts
verschobenes Segment 3 gelangt sind und dadurch überbrückt worden sind, so daß zurMagnetspule
36 wieder Strom gelan-.en kann und die Klinke #,4 aus der Trommel-Lücke herausgezogen
wird und die Trommel zur Weiterdrehung freigibt.
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Umgekehrt wird die Trommel i von der Trommel 2 insofern gesteuert,
als sie nur so lange ihre Drehbewegung ausführen kann, als keine Bedienung an der
ihr entsprechenden Maschine erforderlich ist oder der Bedienungsmann nicht an der
der Trommel 2 entsprechenden Maschine beschäftigt ist.
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Tritt der Fallein, daß beide Maschinen gleichzeitig Bedienuhg erfordern,
so hält zunächst sowohl Klinke 3o als auch Klinke 34 ihre Trommel an. Nun tritt
der Hilfsschalter 4; in Tätigkeit, der die an den Bürsten 40, 41 unterbrochene Leitung
zum Magneten 36 wieder schließt und dadurch die Trommel 2 zur Weiterdrehung freigibt.
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Der Trommel 14 fällt die Aufgabe zu, diejenigen Zeiten zu registrieren,
während welcher an keiner der beiden Maschinen eine Bedienung erforderlich ist.
Dies trifft dann zu, wenn beide Maschinen in Arbeit stehen (Maschinenhauptzeit),
wobei die Schleifbürsten auf den Trommeln stromleitend überbrückt und die von ihnen
gesteuerten 'lagnete erregt sind.
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Der Elektromagnet 39 erhält dadurch Strom, daß sein einer Pol
(56) über die Bürste 40, sein anderer Pol (57) über die Bürste 43 an die
Strohquelle angeschlossen sind. Er kann durch Aushebung der Klinke 37 nur dann die
gezahnte Scheibe 15 der Trommel 14 zum Lauf freigeben, wenn die beiden Trommeln
i und 2 umlaufen, also wenn beide Werkzeugmaschinen »Maschinenhauptzeit« haben.
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Nach Ablauf der am Zählwerk 23 eingestellten Meüzahl wird am Schalter
46 die Stromzufuhr sowohl für den Motor 17 als auch zu sämtlichen Magneten unterbrochen
und dadurch die Anlage wieder stillgesetzt. Die Sperrklinken 30, 34 und 37 fallen
ein.
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Nun kann am Zählwerk 12 die Zahl der Werkstücke I, am Zähler 13 die
Zahl der Werkstücke II abgelesen werden, die von den Werkzeugmaschinen bearbeitet
werden konnten, während der Zähler 16 eine Zahl angibt, aus der unter Berücksichtigung
der eingangs erwähnten Übersetzung zwischen den Achsen der Trommeln i und 2 die
Zeit errechnet werden kann, während der die Bedienungsperson an keiner der beiden
Maschinen beschäftigt war.
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Da die Verschiedenheit sowohl der Arbeitsgänge wie auch der Stückzeiten
der beiden Werkstücke es zwangläufig mit sich bringt, daß beide Maschinen nicht
immer in gleicher Phase zueinander arbeiten, empfiehlt es sich, für die Messung
mit dem Gerät eine möglichst lange Arbeitsdauer zu wählen.
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Zeigt sich nun an Hand der ermittelten Ergebnisse:
Stückzahl
der Werkstücke I, Stückzahl der Werkstücke II, Bedienungszeit beitder Maschinen,
-daß die gewählten Werkstücke eine ,zu lange Freizeit des Bedienungsmannes ergeben,
so werden zwei andere Werkstücke auf die Eignung gemeinsamer Bearbeitung untersucht.
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Ergibt sich, daß eine zu große Beanspruchung der Bedienungsperson
zu erwarten ist, wird auch dies Anlaß zur Wahlanderer Werkstücke sein.
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Ein besonderer Vorteil in der Verwendung des Gerätes in der Arbeitsplanung
liegt noch darin, .daß schon in der Auftragsausstellung das zu erwartende Stückzahlverhältnis
der beiden Werkstücke berücksichtigt werden kann.
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Auf einfache Weise kann das neue Gerät auch dazu benutzt werden, die
Freizeit zu ermitteln, die bei Bedienung von nur einer Maschine entsteht. Es wird
zu diesem Zweck durch S' M ießen des Schalters 5o dass Bürstenpaar 40, 41 der Trommel
i kurzgeschlossen, so daß nun die Trommel 2 nicht mehr von der Trommel i aus angehalten
werden kann.
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Ebenso kann nach Schließen des Schalters 52 und damit durch Kurzschließen
der Bürsten 42 und 43 die Freizeit ermittelt werden, die entsteht, wenn die der
Trommel i entsprechende Maschine allein arbeitet. -Natürlich können auch die Stückzahlen
ohne weiteres abgelesen werden, obwohl sich diese aus den bekannten Stückzeiten
auf einfachere Weise errechnen lassen.