EP3223999A1 - Be- und entladesystem - Google Patents

Be- und entladesystem

Info

Publication number
EP3223999A1
EP3223999A1 EP15794837.3A EP15794837A EP3223999A1 EP 3223999 A1 EP3223999 A1 EP 3223999A1 EP 15794837 A EP15794837 A EP 15794837A EP 3223999 A1 EP3223999 A1 EP 3223999A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
loading
workpiece
support
basket
workpieces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15794837.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl-Günther Roth
Johannes Lintner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Original Assignee
Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH filed Critical Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Publication of EP3223999A1 publication Critical patent/EP3223999A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/005—Lifting devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q39/00—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation
    • B23Q39/04—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps
    • B23Q39/042—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps with circular arrangement of the sub-assemblies
    • B23Q39/046—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps with circular arrangement of the sub-assemblies including a loading and/or unloading station
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/04—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers
    • B23Q7/043—Construction of the grippers

Definitions

  • the invention relates to a loading and unloading system for transporting workpieces between a workpiece conveyor system of a manufacturing plant and a workpiece holder of a processing machine according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a production plant with a workpiece conveyor system for transporting workpieces, at least one processing machine for processing workpieces, and such a loading and unloading system.
  • a possible field of application of the invention are production systems for machining cylinder crankcases, wherein at least one of the processing machines is a honing machine.
  • German patent application DE 10 2004 053 503 A1 discloses a production plant for honing workpieces which has a plurality of workstations which are each configured to carry out at least one work step on a workpiece. At least a part of the workstation is set up as an honing station for carrying out at least one honing operation on a workpiece.
  • a workpiece conveyor system is used to convey workpieces to the workstations and workstations. Each workstation is connected directly to the conveyor system.
  • the workstations are each configured as a work center with a work unit and a transfer unit for transferring workpieces between the conveyor system and the work unit.
  • the transfer units each have a rotary table that includes a lift unit for vertically positioning a work piece by means of the transfer unit.
  • WO 2013/1 17482 A1 describes a production plant that can be used, for example, for machining cylinder crankcases, with a plurality of processing machines for processing a workpiece and with a conveying system for conveying workpieces to the processing machines. machines and machines. At least one of the processing machines is a honing machine which has a rotary table arranged on a machine base, which has a plurality of workpiece receivers that are offset from each other at a radial distance from the rotary table axis in the circumferential direction such that a workpiece received in a workpiece holder is rotated by rotation of the rotary table can be transported to different workstations of the honing machine.
  • One of the workstations is provided as loading stations for loading and unloading the workpiece holder.
  • a pendulum slide is provided which can be moved between an inner end position for loading and unloading the rotary table and an outer end position outside a working space of the honing machine. Characterized in that the outer end position is outside the working space of the honing machine, loading and unloading of the pendulum carriage can be performed from above, for example by means of a portal gripper.
  • a equipped with such a loading and unloading system manufacturing plant should therefore be able to operate trouble-free with high unit performance.
  • the invention provides a loading and unloading system having the features of claim 1. Furthermore, a production system equipped with such a loading and unloading system is provided with the features of claim 13. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.
  • the loading and unloading system has a lifting table with a vertically movable by means of a lifting table drive support means having on its upper side first support structures for supporting in a first support region on an underside of the workpiece.
  • the lifting table can thus raise and lower a workpiece placed thereon in the vertical direction. The workpiece is thereby gripped from its underside.
  • the loading and unloading system has (at least) a loading basket which cooperates with the lifting table during workpiece transfer.
  • the loading basket is attached to a horizontal guide system horizontally movable.
  • the horizontally movable loading basket is designed so that it is laterally open on at least one side, so that a workpiece is laterally inserted horizontally through a lateral opening into a receiving space of the loading basket or from this receiving space in the lateral direction through a lateral opening (the same or another ) can be performed.
  • the loading basket also has second support structures for supporting on a second support region located outside the first support region on a lower side of the workpiece. The workpiece can thus be held in the loading basket so that it is supported with its underside on the provided on the loading basket second support structures. Also for holding the workpiece in the receiving space of the loading basket is thus attacked from the bottom of the workpiece.
  • the loading basket does not require a vertical axis, which allows a vertical lifting and lowering of the loading basket.
  • a vertical axis may be provided, a controllable vertical axis is therefore preferably not provided. This simplifies the design and allows for robust, cost-effective solutions.
  • the loading basket has one or more lateral openings, over which the receiving space of the loading basket is accessible in the lateral direction, so that a workpiece in the horizontal direction can be introduced into the interior of the loading basket or led out in the horizontal direction from the receiving space.
  • the workpiece can be lifted by means of the lifting table, introduced via suitable horizontal movement of the loading basket and / or lifting table in the receiving space of the loading basket and deposited there by a lowering movement of the lifting table.
  • a removal of the workpiece from the loading basket takes place in the reverse direction by the workpiece is first lifted by means of the lifting table so far that it gets out of engagement with the second support structures, then then laterally in the horizontal direction via suitable horizontal movement of the loading basket and / or lifting table to be led out into the receiving space of the loading basket.
  • the lifting table and the loading basket carry the workpiece at different points from its underside.
  • the lift table can move the load basket directly, i. without additional auxiliary equipment, loading and unloading.
  • the workpiece received on the lift table can be raised by vertical movement of the support means of the lift table and directly, i. without the need for further auxiliary equipment, be deposited in corresponding support structures of a workpiece holder.
  • the loading and unloading system works without the conventionally provided grippers and the associated lifting axles, which usually have to be designed quite sturdy and heavy. so that even heavy workpieces can be gripped and moved reliably. Compared to such conventional solutions can be achieved, inter alia, a cost savings.
  • a loading and unloading system according to the claimed invention requires no separate gripping points on the side of the workpiece.
  • advantages in terms of the safety of the workpiece transfer While in grippers often additional safety devices for securing gripped workpieces are provided against falling, such separate safety devices can be omitted in the proposed solution, since the workpiece can be reliably supported from its bottom and can be secured solely due to its own weight against falling.
  • the same support structures can be used on the workpiece, which are also provided for settling of the workpiece in the workpiece holder of a processing machine.
  • the at least one loading basket is constructed to be laterally open for horizontal insertion and removal of workpieces on at least two sides. As a result, loading and unloading can take place both in a first direction and in a second direction. This increases the flexibility of the loading and unloading options.
  • Lateral openings may face each other, so that the first and the second direction parallel to each other or can be aligned.
  • the loading basket may be open laterally on at least two mutually perpendicular sides for horizontal insertion and removal of workpieces. As a result, loading and unloading can take place both in a first direction and in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the loading basket is laterally open at four mutually opposite sides, so that an all-round loading and unloading in two mutually perpendicular horizontal directions is possible. This further increases the flexibility of the loading possibilities.
  • the loading basket has a rectangular upper part to which a holder is secured for traversing in the horizontal guide rail, wherein at the corners of the rectangular upper part vertically downwardly projecting support arms are fixed, which have at their lower ends inwardly projecting support portions, at the tops of which elements of the second support structures are mounted.
  • the loading basket could be rotatable about a vertical axis to allow loading and unloading in multiple directions. Then a single side opening could be enough. Preferably, such a controllable axis of rotation is not provided.
  • the second support structures on the loading tray have indexing devices for registering the workpiece in the loading basket in the correct position, wherein the indexing devices are designed corresponding to indexing devices on the workpiece holder of the processing machine.
  • the first support structures on the upper side of the lifting table can engage other support structures of the workpiece, namely those which lie in a first support region on the underside of the workpiece, this support region being spatially separated and thus located outside the second support region on the underside of the workpiece.
  • the first support region may lie in the region around the center of the underside of the workpiece, while the second support structures lie in a second support region which lies in the vicinity of the lateral edge of the underside of the workpiece.
  • the horizontal guide system has a horizontally extending guide rail and the at least one loading basket is arranged suspended below the guide rail.
  • the guide rail can stand on stands, which are supported on the floor of a production hall or the like. It is also possible that the guide rail is fastened by means of lateral support structures on a vertical support wall.
  • the guide rail may also be suspended from a hall ceiling, so that the hall ceiling receives the load and the area below and laterally of the guide rail can remain free of support elements.
  • the hanging arrangement also has the advantage that the loading basket can be accessible from all sides laterally.
  • the guide rail is in some embodiments a rectilinear guide rail.
  • the guide rail can also have one or more curved sections in order to be able to travel, for example, more complex transport paths with one or more curves. This results in a high degree of flexibility with regard to possible spatial arrangements of the system components involved in workpiece transport.
  • the transfer between the workpiece conveyor system and the workpiece holder on the processing machine can be achieved in different ways.
  • the lift table is disposed on a shuttle carriage reciprocable between a first end position and a second end position, wherein the first end position is associated with a loading station or processing station of the processing machine and the second end position with a transfer station on the workpiece conveyor system ,
  • the lifting table is arranged on a loading station of the processing machine and a travel distance of the loading basket on the horizontal guide system leads to the charging station.
  • the loading basket can drive directly over the workpiece holder. This allows direct loading.
  • the lifting table can be arranged stationary in this case, which simplifies the construction.
  • the location of the charging station (for transfer between lifting table and workpiece holder) is identical to the location of the transfer station (for transfer between lifting table and loading basket)
  • a single workpiece holder may be present. It is also possible that the processing machine has a plurality of (two or more) workpiece holders which can be selectively moved to the loading station.
  • a rotary table may be provided with a plurality of workpiece holders.
  • the workpiece conveyor system may comprise, for example, conveyor belts, roller conveyors or combinations thereof.
  • An embodiment is characterized in that the workpiece conveyor system comprises a horizontal conveyor and is provided for transfer between the horizontal conveyor and a loading basket a lifting table with a base member and a relation to the base member vertically movable support means for engaging on a bottom of the workpiece.
  • the conveying plane of the horizontal conveyor is preferably below the conveying plane of the loading basket.
  • the lift table allows a simple change of plane for the workpiece.
  • the horizontal conveyor is designed as a roller conveyor at least in the region of a transfer station and the support means of the lifting table more having vertically movable support elements which are guided or can be passed between adjacent rollers of the roller conveyor.
  • a bearing on the rollers of the roller conveyor workpiece can thus be grasped and lifted between the rollers from below.
  • the support means may have the same or similar support structures as the lifting table of the pendulum carriage, so that the support means of this lifting table can be supported on the underside of the workpiece in the first support area.
  • a particularly high flexibility in the supply of unprocessed workpieces and in the removal of machined in the processing machine workpieces is achieved in some embodiments in that a first transfer station for transferring workpieces to be machined between the workpiece conveyor system and a loading basket and a separate second transfer station for Transfer of processed by means of the processing machine workpieces is provided by a loading basket to the conveyor system.
  • a particularly high throughput of workpieces can be achieved in one embodiment by providing a first loading basket and a second loading basket separate therefrom. As a result, a time-synchronized loading and unloading is possible.
  • the load baskets can have an identical structure, but this is not mandatory.
  • the invention also relates to a generic manufacturing plant having at least one loading and unloading system according to the claimed invention.
  • different processing machines can be loaded and unloaded, for example honing machines, fine boring machines, rough drilling machines or the like.
  • the processing machine with which the loading and unloading system cooperates is a honing machine for performing one or more honing operations on at least one bore in a workpiece.
  • the loading and unloading system is intended to promote a workpiece to be honed to the workpiece holder of the machine and later, after processing, transported away from the workpiece holder.
  • the processing machine has a rotary table, which is rotatable about a vertical rotary table axis and a plurality of workpiece holders, which are arranged at a radial distance from the rotary table axis in the circumferential direction offset from each other arranged such that a workpiece received in a workpiece holder by rotation of the rotary table in succession different workstations of the processing machine is transportable, wherein at least one of the workstations is a processing station having at least machining unit having a spindle which is rotatable about a vertical spindle axis and parallel to the spindle axis back and forth. Another workstation is the charging station.
  • the rotary table can, where a workpiece holder is provided, have a radially outwardly open recess, which is dimensioned such that the support means of the lifting table passes through collision-free during the vertical lifting movement.
  • a workpiece holder on the rotary table can be loaded and unloaded directly or with the interposition of a pendulum carriage.
  • Fig. 1 is a side view of a part of a manufacturing plant for fine machining of cylinder crankcases for internal combustion engines according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a plan view of a workpiece holder on the rotary table and a support device of the lifting table of the pendulum carriage in the region of the loading station of the processing machine;
  • Fig. 3 is a schematic plan view of a portion of the loading basket with recorded
  • FIG. 5 shows a plan view in FIG. 5A, a front view in FIG. 5B and a side view of the embodiment with pendulum slides in FIG. 5C;
  • Fig. 6 is a plan view in Fig. 6A, a front view in Fig. 6B and a side view of another embodiment with entrance table in Fig. 6C;
  • FIG. 7A is a top view in FIG. 7A, a front view in FIG. 7B and a side view of a direct loading embodiment in FIG. 7C;
  • 8A to 8J an example of loading and unloading in a loading and unloading system with two baskets in successive phases.
  • the schematic Fig. 1 shows a side view of a part of a manufacturing plant for fine machining of workpieces W in the form of cylinder crankcases for internal combustion engines.
  • the production plant comprises a plurality of processing machines, of which only one processing machine 100 in the form of a honing machine is shown in FIG. At the honing machine, the quality-determining finishing of the cylinder bores takes place by honing.
  • the production plant includes further processing machines upstream of the material flow, such as fine boring machines for fine boring the cylinder bores in preparation for downstream honing.
  • the honing machine has several independently controllable processing units in the form of honing units and is set up to machine the cylinder bores of cylinder crankcases first by pre-honing and then by finish honing.
  • the honing machine has a rectangular in plan machine base 1 10, which carries all the mechanical components of the honing machine. On the top of the machine base four vertical stand 1 12 are attached in the corners.
  • the stands carry a horizontally oriented, torsion-resistant, plate-shaped machine head 120, which has a rectangular basic shape and rests with its underside on the tops of the stand.
  • the area lying between the machine head and the machine base area forms the working space 15 of the honing machine. This is largely completed by the top of the machine, from the sides of the work space in the areas between the uprights 1 12 accessible.
  • the machine head carries the honing units (one or more).
  • a honing unit 180 has a honing spindle that is rotatable about a vertical spindle axis and reciprocable parallel to the spindle axis. The lower end of the honing spindle protrudes into the working space 1 15 and carries a honing tool in operation.
  • a rotary table 130 is mounted, which is infinitely rotatable about a vertical rotary table axis 134 by means of a arranged below the rotary table rotary drive 132.
  • workpiece holders 190 are provided at equal angular intervals of 90 ° to each other and at equal radial distances from the rotary table axis.
  • Each workpiece holder serves to receive a single cylinder crankcase, which is firmly clamped on or in the workpiece holder.
  • the cylinder crankcase is oriented so that the mutually parallel cylinder axes of the cylinder bores arranged in series lie in a common tangential plane to a concentric with the rotary table axis reference circle.
  • the rotary table serves as a machine-internal transfer system in such a way that a recorded in a workpiece holder workpiece can be transported by rotation of the rotary table successively at different workstations of the honing machine.
  • the honing units with the vertical honing spindles contained therein can be moved as a whole in the horizontal direction parallel to the x-axis of the machine coordinate system by means of a carriage arranged on the upper side of the upper part.
  • the honing spindles thereby move along a line which runs tangentially to a reference circle extending concentrically with the rotary table axis 134.
  • the travel paths are designed so that each honing spindle can approach every hole in a workpiece.
  • the honing machine In the honing machine a total of four workstations can be approached simultaneously by workpieces in the selected here division of the rotary table with four workpiece holders. Centered on the front transverse side is the loading station 140, which serves to transfer in each case a workpiece from outside the working space to an empty workpiece holder on the rotary table and / or to transfer a workpiece to be unloaded from a workpiece holder in the interior of the working space to the outside.
  • the honing machine can correspond with respect to its basic structure to one of the honing machines described in WO 2013/1 17482 A1. The disclosure of this document is hereby incorporated herein by reference.
  • the rotary table 130 has, where a workpiece holder is provided, a radially outwardly open, substantially rectangular recess or recess 195.
  • the recess is dimensioned in the radial direction and in the circumferential direction such that the support device 325 of a lifting table 320 arranged on a pendulum carriage 310 passes through it without collision during the vertical lifting movement (see FIG.
  • the width of the recess in the circumferential direction is smaller than the length of the workpiece W, so that the workpiece can be supported on the rotary table at least with the edge regions lying on its narrow side. As a result, a direct transfer or takeover of the workpiece between rotary table and lifting table or pendulum carriage is easily possible.
  • Supporting structures 192 with indexing devices are provided near the circumferentially located edges of the recess in order to be able to receive a workpiece with exact position in the tool holder.
  • a workpiece conveyor system 200 is used to transport workpieces to be processed to the individual processing machines and machined workpieces away from the processing machines to downstream processing machines, for transport or for other purposes.
  • the workpiece conveyor system 200 comprises in the example case a horizontal conveyor in the form of a roller conveyor, which will be explained later in detail.
  • a loading and unloading system 300 is used for transporting workpieces between a transfer station 370 on the workpiece conveyor system 200 and the spatially separate charging station 140, which is designed to implement workpieces from or into a workpiece holder 190 of the processing machine.
  • the loading and unloading system comprises a pendulum carriage 310, which can be moved back and forth in a rectilinear horizontal movement between a first end position assigned to the loading station 140 and a second end position assigned to the transfer station 370. An electric drive provided for this purpose is not shown.
  • the pendulum carriage 310 has a lifting table 320 with a vertically displaceable, plate-shaped support means 325, which has on its substantially horizontally oriented upper side 326 first support structures 327 with indexing pins and / or indexing bores for supporting in a first support area on the underside of a workpiece (cf. 2).
  • the first support Structures correspond with complementary structures in the central region of the underside of the workpiece W in such a way that the workpiece rests on the support device in the correct position due to the interlocking support structures of the support device and the workpiece.
  • the workpiece projects laterally on all sides for the outer edge of the support device 325, so that the edge regions of the underside of the workpiece are freely accessible from below.
  • indexing devices index holes or the like
  • the devices which are configured for loading and unloading the pendulum carriage at the transfer station comprise at least one loading basket 350, which is guided horizontally movable on a horizontal guide system 360.
  • the horizontal guide system 360 comprises a horizontally extending guide rail 362, which is suspended, for example, from the hall ceiling.
  • the loading basket 350 hangs below the guide rail and is horizontally movable along the guide rail by means of an electric drive, not shown.
  • the loading basket 350 is laterally open in such a way that workpieces in the horizontal direction in a receiving space in the interior of the loading basket can be inserted horizontally and also in the lateral direction from this receiving space can be performed.
  • the loading basket has second support structures 358 which serve to support the workpiece W with complementary structures on the underside on the second support structures within the loading basket.
  • the second support structures are mounted in the corner region of the generally parallelepiped loading basket and can thus engage in complementary structures in the edge region of the underside of the workpiece when the workpiece is deposited in the loading basket.
  • the loading basket 350 thus has support structures or receiving structures that correspond to the support structures or receiving structures of the workpiece holder 190 with regard to the arrangement of indexing devices.
  • the loading basket 350 has a plate-shaped, rectangular upper part 352, on the upper side of which a holder is secured for traversing in the horizontal guide rail 362.
  • vertically downwardly projecting support arms 354 are attached to the four corners of the rectangular top.
  • inwardly projecting support portions 356 are mounted in the diagonal direction, on the tops of which elements of the second support structures are mounted. These elements enclose or delimit a parallelepiped-shaped receiving space, which is dimensioned so that the workpiece (cylinder crankcase) is completely received in the receiving space can be.
  • the clear distance A between vertical support arms in the longitudinal direction of the loading cage (parallel to the horizontal guide rail) is greater than the length of the cylinder crankcase (measured parallel to the row of cylinder bores), while the clear distance B in the perpendicular transverse direction is greater than the width of the cylinder crankcase.
  • the clear height is greater than the height of the workpiece.
  • the cylinder crankcase can be inserted both in the longitudinal direction and perpendicular to the longitudinal direction in the interior or taken out of the interior and lifted from the support structures or placed on this.
  • the loading basket is also open at the bottom, because there is a rectangular clearance between the inwardly projecting support portions 356. This is dimensioned so that, for example, drive the vertical support means 325 of the lifting table on the pendulum slide from below into the receiving space and raise the workpiece there or can settle.
  • the workpiece conveyor system 200 (see Fig. 4) comprises two roller conveyors arranged in alignment with one another, namely the first roller conveyor 210 and a second roller conveyor 220, which run parallel to the horizontal guide rail 362 underneath in the region of the processing machine such that the end areas facing one another are arranged in the travel range of the loading basket 350 so that the loading basket can travel both over the end region of the first roller conveyor and over the end region of the second roller conveyor.
  • the first roller conveyor 210 is used for transporting or for supplying not yet honored cylinder crankcase, while the second roller conveyor is used for removing the finished honed cylinder crankcase.
  • a first lifting table 230 and a second lifting table 240 are respectively mounted below the mutually facing end regions of the roller conveyors.
  • Each lift table has a vertically movable support means with upstanding, rod-shaped support members 235 which can engage between adjacent rollers of the roller conveyor.
  • Support structures are mounted on top of each of the four support members, which together correspond to the first support structures 327 on the top 326 of the support means 325 of the shuttle table lift table 320 so that they can engage the same structures on the underside of the workpiece.
  • FIGS. 4A to 4P show temporally successive phases of the loading and unloading process.
  • 4A shows an initial situation in which a finished workpiece W1 is received in the associated workpiece holder 190 on the rotary table 130 of the processing machine.
  • the workpiece holder is already rotated in the area of the charging station.
  • the pendulum carriage 310 is moved in the first end position associated with the loading station, so that its lifting table is located below the workpiece.
  • the support means 325 of the lifting table is now moved up through the recess 195 on the rotary table, so that the workpiece W1 is gripped and lifted from below.
  • the first support structures engage on the upper side of the support device in complementary structures in the central region of the underside of the workpiece W1, so that the workpiece remains positively secured in the desired position.
  • the pendulum slide is now moved over the intermediate position shown in Fig. 4C in the direction of the loading basket 350, which is located at the intersection of the travel distance of the shuttle carriage 310 with the transport direction of the horizontal conveyor perpendicular thereto.
  • the support device is lifted so far that the workpiece W1 is at the level of the round table facing the lateral opening of the loading basket in such a way that the underside of the workpiece is on a vertical Level is slightly above the level of the inwardly angled support portions of the loading basket.
  • the workpiece is then moved between lateral support arms on the longitudinal side of the loading basket into the receiving space of the loading basket (FIG. 4D).
  • the support means of the lift table is lowered, so that the workpiece is lowered onto the second support structures on the underside of the loading basket.
  • the second support structures engage in complementary structures on the edge of the underside of the workpiece, so that the workpiece is secured in a form-fitting manner and in the correct position in the loading basket (FIG. 4E).
  • the drive of the lifting table is actuated, so that its upstanding, rod-shaped support means 235 by the Rol- Move the roller conveyor upwards and lift the workpiece inside the receiving space (Fig. 4G).
  • the support structures engage at the top of the vertical struts in the central region of the underside of the workpiece and thereby ensure the correct position of the workpiece.
  • the loading basket can be moved back horizontally, so that the workpiece leaves the loading basket through the opening on the narrow side (Fig. 4H).
  • the workpiece can be deposited on the rollers of the roller conveyor and removed (FIG. 41).
  • the loading basket is now free for a next phase of the loading and unloading process.
  • a new workpiece W2 is transported to the first transfer station (FIG. 4J) and raised by means of the associated first lifting table 230 to an upper level (FIG. 4K) which permits a lateral introduction in the horizontal direction through the opening in the narrow side of the loading basket.
  • the loading basket then travels with it in time or thereafter in the direction of the first transfer station to the local end position, in which the workpiece is arranged completely in the receiving space of the loading basket (FIG. 4L).
  • the loading basket with the workpiece received therein moves into its middle position for the transfer of the workpiece to the lifting table of the pendulum carriage, which is still in the second end position (FIG. 4N).
  • the pendulum carriage then takes over the workpiece by moving the support means 325 of the lift table 320 upwards until the workpiece is gripped and raised within the receiving space (FIG. 40).
  • the shuttle carriage 310 moves towards its first end position until the workpiece is located in the region of the loading station above a workpiece holder located there (FIG. 4P).
  • the workpiece By lowering the support means of the lifting table 320, the workpiece is then inserted into the workpiece holder, wherein the indexing in the workpiece holder in engage the corresponding structures on the edge of the underside of the workpiece and thus the workpiece is taken position correct in the workpiece holder (Fig. 4Q).
  • FIG. 5 shows a top view in FIG. 5B, a front view in FIG. 5C and a side view of the exemplary embodiment, which has a rotary table 130 on the processing machine whose four tool holders are fitted and unloaded by means of a pendulum carriage 310 with an integrated lifting table.
  • the pendulum carriage moves horizontally between the charging station 140 and the transfer station 370 remote therefrom, at which the horizontal travel path of the shuttle carriage reaches the horizontal travel path of the loading basket 350.
  • the conveyor line runs parallel to the travel axis of the loading basket and perpendicular to the travel axis of the shuttle carriage.
  • the vertical travel paths of the support means of the three lifting tables 320 (on the shuttle carriage) and 230 and 240 (at the respective ends of the roller conveyor) are clearly visible by means of the double arrows.
  • Fig. 6 shows in the three sub-figures 6A, 6B and 6C is a plan view, a front view and a side view of another embodiment, in which the horizontal travel of the loading tray 650 is spaced from the position of a workpiece holder 695 of the processing machine.
  • the workpiece holder 695 is the only workpiece holder of the processing machine.
  • a pendulum slide 610 is provided with an integrated lift table 620.
  • the pendulum carriage reciprocates by means of a horizontal travel axis between the loading station 640 on the workpiece holder and a transfer station 670.
  • the transfer of workpieces to be processed from the loading bin 650 in the direction of the workpiece holder and the transfer of processed workpieces from the lifting table into the loading bin takes place by means of the lifting table 620.
  • the loading and unloading operations on the loading basket are substantially analogous to the described processes of the previous example, but in the variant with entrance table, a new workpiece can be transported to the workpiece holder only when the processed previous workpiece brought back to the workpiece conveyor system and has been unloaded there.
  • a special feature of variants with entrance table is that possibly the workpiece for machining can remain on the lift table. In this case, the end position associated with the processing machine is at the same time a processing station of the processing machine, a transfer between the lifting table and the processing machine can be dispensed with.
  • FIG. 7A is a plan view
  • FIG. 7B is a front view
  • FIG. 7C is a side view of this embodiment with direct loading.
  • the horizontal travel path of the loading basket 750 in this case runs above the workpiece receptacle 790 to be loaded or unloaded on the rotary table 730.
  • the location of the loading station 740 in which the workpiece receptacle is loaded and unloaded coincides here with the location of the transfer station 770, in which loading basket 750 is loaded and unloaded.
  • a stationary lifting table 720 is provided, which is arranged between the ends of the roller conveyor in alignment with the workpiece conveyor link and by means of vertical movement movements of its support means 725 causes the loading and unloading at loading station and transfer station.
  • a stationary lifting table 720 is provided, which is arranged between the ends of the roller conveyor in alignment with the workpiece conveyor link and by means of vertical movement movements of its support means 725 causes the loading and unloading at loading station and transfer station.
  • the loading and unloading system has only a single loading basket.
  • different phases of two loading and unloading processes can take place synchronized in time, whereby the throughput of the loading and unloading process can be increased.
  • a loading and unloading process can, for example, proceed as follows.
  • a first workpiece W1 is in a waiting position at the end of a roller conveyor above the first lifting table 830.
  • the workpiece is raised by means of the first lifting table 830 to an upper position allows lateral insertion into the first loading basket.
  • the loading baskets 850-1, 850-2 then move synchronously horizontally in the direction of the first workpiece, so that the first workpiece W1, without itself being horizontally moved, enters the accommodating space of the first loading tray 850-1 (FIG. 8C).
  • the first workpiece W1 is lowered in the first loading basket 850-1 and now sits in the correct position on the second supporting means there.
  • an already finished second workpiece W2 is moved by means of the pendulum carriage and its lifting table 820 into the raised position shown in FIG. 8D at the transfer station 870.
  • the pair of loading bins then moves in the direction of the transfer station, wherein the second workpiece W2 passes through a lateral opening on a narrow side of the second loading basket 850-2 into its receiving space (FIG. 8E).
  • the second workpiece in the second loading basket 850-2 is set down on its second supporting means (FIG. 8E).
  • the moving-coupled loading baskets 850-1, 850-2 move synchronously into the position shown in FIG. 8G, in which the first loading basket 850-1 with the one held therein first workpiece W1 is located at the transfer station 870.
  • the first workpiece W1 is raised so far within the receiving space of the loading basket (FIG. 8H) that the first workpiece W1 by moving the two loading baskets in the direction of the second lifting table, the first loading tray 850-1 through a lateral opening leaves on the narrow side (Fig. 81).
  • the second workpiece is positioned above the second lift table 840.
  • the pendulum carriage can move with the raised first workpiece W1 in the direction of the rotary table to the first end position, where the workpiece is then deposited by lowering the support means on or in a workpiece holder.
  • the second workpiece W2 can be raised within the second loading basket 850-2 by means of the second lifting table 840, so that it is released from the receiving space of the second loading tray 850-2 by horizontal movement of the two loading baskets without its own horizontal movement that it can subsequently be lowered onto the roller conveyor by lowering the support means of the second lift table (FIG. 8J).
  • loading and unloading operations at the transfer station 870 and at the spatially separate charging station can sometimes run parallel in time, loading and unloading operations can be carried out particularly quickly, so that particularly high piece rates are possible.

Abstract

Ein Be- und Entladesystem zum Transportieren von Werkstücken (W) zwischen einem Werkstück-Fördersystem (200) einer Fertigungsanlage und einer Werkstückaufnahme (190) einer Bearbeitungsmaschine (100) weist einen Hubtisch (320) mit einer vertikal verfahrbaren Stützeinrichtung (325) auf, die an einer Oberseite erste Stützstrukturen zum Abstützen in einem ersten Stützbereich an einer Unterseite eines Werkstücks (W) aufweist. Weiterhin weist das Be- und Entladesystem mindestens einen Ladekorb (350) auf, der an einem Horizontalführungssystem (360) horizontal verfahrbar geführt ist, zum horizontalen Ein- und Ausführen von Werkstücken seitlich offen ist und zweite Stützstrukturen zum Abstützen in einem außerhalb des ersten Stützbereichs liegenden zweiten Stützbereich an einer Unterseite eines Werkstücks (W) aufweist.

Description

Be- und Entladesystem
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein Be- und Entladesystem zum Transportieren von Werkstücken zwischen einem Werkstück-Fördersystem einer Fertigungsanlage und einer Werkstückaufnahme einer Bearbeitungsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 . Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fertigungsanlage mit einem Werkstück-Fördersystem zum Transportieren von Werkstücken, mindestens einer Bearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken, sowie einem derartigen Be- und Entladesystem. Ein mögliches Anwendungsgebiet der Erfindung sind Fertigungsanlagen zur Bearbeitung von Zylinderkurbelgehäusen, wobei mindestens eine der Bearbeitungsmaschinen eine Honmaschine ist.
Für die Serienfertigung von mehrstufig zu bearbeitenden Komponenten für den Motorenbau oder andere Zwecke werden heutzutage häufig Fertigungsanlagen eingesetzt, die es erlauben, die zu bearbeitenden Werkstücke im richtigen Takt den für die unterschiedlichen Bearbeitungsschritte vorgesehenen Bearbeitungsmaschinen zuzuführen und nach Abschluss der Bearbeitung wieder aufzunehmen und weiter zu transportieren. Um die Fertigungskosten zu senken, sollte der Transfer schnell und störungsfrei erfolgen. Außerdem sollten die für den Transfer erforderlichen Einrichtungen bei zuverlässiger Funktion robust und kostengünstig sein.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 053 503 A1 ist eine Fertigungsanlage zur Honbearbeitung von Werkstücken bekannt, die eine Vielzahl von Arbeitsstationen aufweist, die jeweils zur Durchführung mindestens eines Arbeitsschrittes an einem Werkstück konfiguriert sind. Mindestens ein Teil der Arbeitsstation ist als Honstation zur Durchführung mindestens einer Honoperation an einem Werkstück eingerichtet. Ein Werkstück-Fördersystem dient zur Förderung von Werkstücken zu den Arbeitsstationen und von den Arbeitsstationen. Jede der Arbeitsstationen ist unmittelbar an das Fördersystem angeschlossen. Bei einer Ausführungsform sind die Arbeitsstationen jeweils als Arbeitszentrum mit einer Arbeitseinheit und einer Transfereinheit zum Transfer von Werkstücken zwischen dem Fördersystem und der Arbeitseinheit konfiguriert Die Transfereinheiten weisen jeweils einen Rundtisch auf, der eine Hub- Einheit zur vertikalen Positionierung eines Werkstückes mit Hilfe der Transfereinheit umfasst.
Die WO 2013/1 17482 A1 beschreibt eine z.B. zur Bearbeitung von Zylinderkurbelgehäusen nutzbare Fertigungsanlage mit mehreren Bearbeitungsmaschinen zur Bearbeitung eines Werkstücks und mit einem Fördersystem zur Förderung von Werkstücken zu den Bearbeitungsma- schinen und von den Bearbeitungsmaschinen. Mindestens eine der Bearbeitungsmaschinen ist eine Honmaschine, die einen auf einer Maschinenbasis angeordneten Rundtisch aufweist, der mehrere Werkstückaufnahmen aufweist, die mit radialem Abstand zur Rundtischachse in Um- fangsrichtung zueinander versetzt derart angeordnet sind, dass ein in einer Werkstückaufnahme aufgenommenes Werkstück durch Drehung des Rundtischs nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Honmaschine transportierbar ist. Eine der Arbeitsstationen ist als Ladestationen zum Be- und Entladen der Werkstückaufnahme vorgesehen. Für eine Beladung und Entladung des Rundtischs im Bereich der Ladestation ist bei einer Ausführungsform ein Pendelschlitten vorgesehen, der zwischen einer inneren Endposition zum Be- und Entladen des Rundtisches und einer äußeren Endposition außerhalb eines Arbeitsraums der Honmaschine verfahrbar ist. Dadurch, dass die äußere Endposition außerhalb des Arbeitsraums der Honmaschine liegt, kann eine Be- und Entladung des Pendelschlittens von oben durchgeführt werden, z.B. mittels eines Portalgreifers.
AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Be- und Entladesystem bereitzustellen, welches zu moderaten Kosten einen schnellen und sicheren Transport von Werkstücken zwischen einem Werkstück-Fördersystem einer Fertigungslage und einer Werkstückaufnahme einer Bearbeitungsmaschine ermöglicht. Eine mit einem solchen Be- und Entladesystem ausgestattete Fertigungsanlage soll dementsprechend mit hoher Stückleistung störungsfrei betrieben werden können.
Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben stellt die Erfindung ein Be- und Entladesystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird eine mit einem solchen Be- und Entladesystem ausgestattete Fertigungsanlage mit den Merkmalen von Anspruch 13 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Das Be- und Entladesystems weist einen Hubtisch mit einer mittels eines Hubtisch-Antriebs vertikal verfahrbaren Stützeinrichtung auf, die an ihrer Oberseite erste Stützstrukturen zum Abstützen in einem ersten Stützbereich an einer Unterseite des Werkstücks aufweist. Der Hubtisch kann ein darauf aufgesetztes Werkstück somit in vertikaler Richtung heben und absenken. Das Werkstück wird dabei von seiner Unterseite her ergriffen.
Weiterhin hat das Be- und Entladesystem (mindestens) einen Ladekorb, der mit dem Hubtisch beim Werkstücktransfer zusammenarbeitet. Der Ladekorb ist an einem Horizontalführungssys- tem horizontal verfahrbar geführt. Der horizontal verfahrbare Ladekorb ist so konstruiert, dass er an mindestens einer Seite seitlich offen ist, so dass ein Werkstück durch eine seitliche Öffnung horizontal in einen Aufnahmeraum des Ladekorbs seitlich eingeführt oder aus diesem Aufnahmeraum in seitlicher Richtung durch eine seitliche Öffnung (dieselbe oder eine andere) ausgeführt werden kann. Der Ladekorb hat außerdem zweite Stützstrukturen zum Abstützen an einem außerhalb des ersten Stützbereichs liegenden zweiten Stützbereichs an einer Unterseite des Werkstücks. Das Werkstück kann somit im Ladekorb so gehalten werden, dass es sich mit seiner Unterseite an den am Ladekorb vorgesehenen zweiten Stützstrukturen abstützt. Auch für das Halten des Werkstücks im Aufnahmeraum des Ladekorbs wird somit von der Unterseite her am Werkstück angegriffen.
Aufgrund des Zusammenwirkens mit dem Hubtisch benötigt der Ladekorb keine Vertikalachse, die ein vertikales Anheben und Absenken des Ladekorbs ermöglicht. Obwohl eine Vertikalachse vorgesehen sein kann, ist eine steuerbare Vertikalachse daher vorzugsweise nicht vorgesehen. Das vereinfacht die Konstruktion und erlaubt robuste, kostengünstige Lösungen.
Der Ladekorb hat eine oder mehrere seitliche Öffnungen, über die der Aufnahmeraum des Ladekorbs in seitlicher Richtung zugänglich ist, so dass ein Werkstück in Horizontalrichtung ins Innere des Ladekorbs eingeführt oder in Horizontalrichtung aus dem Aufnahmeraum herausgeführt werden kann. Das Werkstück kann mithilfe des Hubtisches angehoben, über geeignete Horizontalbewegung von Ladekorb und/oder Hubtisch in den Aufnahmeraum des Ladekorbs eingeführt und dort durch eine Absenkbewegung des Hubtisches abgesetzt werden. Ein Entnehmen des Werkstücks aus dem Ladekorb erfolgt in umgekehrter Richtung, indem das Werkstück zunächst mittels des Hubtischs so weit angehoben wird, dass es außer Eingriff mit den zweiten Stützstrukturen gerät, um dann danach über geeignete Horizontalbewegung von Ladekorb und/oder Hubtisch seitlich in Horizontalrichtung aus dem Aufnahmeraum des Ladekorbs herausgeführt zu werden. Der Hubtisch und der Ladekorb tragen das Werkstück jeweils an unterschiedlichen Stellen von seiner Unterseite her. Der Hubtisch kann den Ladekorb direkt, d.h. ohne weitere Hilfseinrichtungen, be- und entladen.
Auf der Seite der Bearbeitungsmaschine kann das auf dem Hubtisch aufgenommene Werkstück durch vertikales Verfahren der Stützeinrichtung des Hubtisches angehoben und direkt, d.h. ohne die Notwendigkeit für weitere Hilfseinrichtungen, in entsprechende Stützstrukturen einer Werkstückaufnahme abgesetzt werden.
Das Be- und Entladesystem kommt ohne die herkömmlich vorgesehenen Greifer und die zugehörigen Hubachsen aus, welche üblicherweise recht stabil und schwer ausgelegt werden müs- sen, um auch schwere Werkstücke zuverlässig greifen und bewegen zu können. Gegenüber solchen herkömmlichen Lösungen kann u.a. eine Kostenersparnis erzielt werden. Zudem benötigt ein Be- und Entladesystem gemäß der beanspruchten Erfindung keine gesonderten Greifpunkte seitlich am Werkstück. Weiterhin ergeben sich Vorteile im Hinblick auf die Sicherheit des Werkstücktransfers. Während bei Greifern häufig zusätzliche Sicherheitseinrichtungen zum Sichern gegriffener Werkstücke gegen Herabfallen vorgesehen sind, können solche gesonderten Sicherheitseinrichtungen bei der vorgeschlagenen Lösung entfallen, da das Werkstück von seiner Unterseite her zuverlässig abgestützt werden kann und allein aufgrund seines Eigengewichts gegen Herabfallen gesichert sein kann. Beim Absetzen des Werkstücks im Ladekorb können die gleichen Stützstrukturen am Werkstück genutzt werden, welche auch für das Absetzen des Werkstücks in der Werkstückaufnahme einer Bearbeitungsmaschine vorgesehen sind.
Bei manchen Ausführungsformen ist der mindestens eine Ladekorb so konstruiert, dass er zürn horizontalen Ein- und Ausführen von Werkstücken an mindestens zwei Seiten seitlich offen ist. Dadurch kann eine Be- und Entladung sowohl in einer ersten Richtung als auch in einer zweiten Richtung erfolgen. Hierdurch wird die Flexibilität der Be- und Entladungsmöglichkeiten erhöht.
Seitliche Öffnungen können einander gegenüberliegen, so dass die erste und die zweite Richtung parallel zueinander verlaufen bzw. miteinander fluchten können. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Ladekorb zum horizontalen Ein- und Ausführen von Werkstücken an mindestens zwei senkrecht zueinander liegenden Seiten seitlich offen ist. Dadurch kann eine Be- und Entladung sowohl in einer ersten Richtung als auch in einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung erfolgen.
Bei manchen Ausführungsformen ist der Ladekorb an vier jeweils paarweise gegenüberliegenden Seiten seitlich offen, so dass eine allseitige Be- und Entladung in zwei zueinander senkrechten Horizontalrichtungen möglich ist. Hierdurch wird die Flexibilität der Beladungsmöglichkeiten weiter erhöht. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Ladekorb ein rechteckförmiges Oberteil auf, an dem eine Halterung zum Entlangfahren in der horizontalen Führungsschiene befestigt ist, wobei an den Ecken des rechteckigen Oberteils vertikal nach unten ragende Trägerarme befestigt sind, welche an ihren unteren Enden nach innen ragende Stützabschnitte aufweisen, an deren Oberseiten Elemente der zweiten Stützstrukturen angebracht sind.
Der Ladekorb könnte um eine vertikale Achse drehbar ausgeführt sein, um Be- und Entladevorgänge in mehreren Richtungen zu ermöglichen. Dann könnte eine einzige seitliche Öffnung ausreichen. Vorzugsweise ist eine solche steuerbare Drehachse nicht vorgesehen. Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die zweiten Stützstrukturen am Ladekorb Indexiereinrichtungen zur positionsrichtigen Aufnahme des Werkstücks im Ladekorb aufweisen, wobei die Indexiereinrichtungen korrespondierend zu Indexiereinrichtungen an der Werkstückaufnahme der Bearbeitungsmaschine gestaltet sind. Durch diese Anpassung der zweiten Stützstrukturen am Ladekorb mit entsprechenden Strukturen an der Werkstückaufnahme ist ohne weitere Hilfsmaßnahmen eine zuverlässige, lagegenaue Positionierung des Werkstücks sowohl im Aufnahmeraum des Ladekorbs als auch in einer Werkstückaufnahme der Bearbeitungsmaschine möglich. Bei den Indexiereinrichtungen kann es sich z.B. um rein mechanische Positionierungshilfsmittel handeln, beispielsweise Indexierbolzen, die beim Absetzen des Werkstücks in korrespondierende Indexbohrungen am Werkstück eingreifen.
Die ersten Stützstrukturen an der Oberseite des Hubtisches können an anderen Stützstrukturen des Werkstücks angreifen, nämlich solchen, die in einem ersten Stützbereich an der Unterseite des Werkstücks liegen, wobei dieser Stützbereich räumlich getrennt und somit außerhalb des zweiten Stützbereichs an der Unterseite des Werkstücks liegt. Beispielsweise kann der erste Stützbereich im Bereich um das Zentrum der Unterseite des Werkstücks liegen, während die zweiten Stützstrukturen in einem zweiten Stützbereich liegen, der in der Nähe des seitlichen Rands der Unterseite des Werkstücks liegt.
Eine Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Horizontalführungssystem eine horizontal verlaufende Führungsschiene aufweist und der mindestens eine Ladekorb unter der Führungsschiene hängend angeordnet ist. Eine derartige Anordnung ist für große Lasten besonders geeignet, da die zu transportierende Last (Ladekorb bzw. Ladekorb mit aufgenommenem Werkstück) unterhalb der tragenden Führungsschiene liegt. Die Führungsschiene kann auf Ständern stehen, die sich auf dem Boden einer Fertigungshalle oder dergleichen abstützen. Es ist auch möglich, dass die Führungsschiene mithilfe seitlicher Stützstrukturen an einer vertikalen Stützwand befestigt wird. Gegebenenfalls kann die Führungsschiene auch von einer Hallendecke abgehängt sein, so dass die Hallendecke die Last aufnimmt und der Bereich unterhalb und seitlich der Führungsschiene frei von Stützelementen bleiben kann. Die hängende Anordnung hat auch den Vorteil, dass der Ladekorb von allen Seiten seitlich zugänglich sein kann.
Die Führungsschiene ist bei manchen Ausführungsformen eine geradlinig verlaufende Führungsschiene. Die Führungsschiene kann auch einen oder mehrere gekrümmte Abschnitte haben, um beispielsweise komplexere Transportwege mit einer oder mehreren Kurven abfahren zu können. Hierdurch ergibt sich eine hohe Flexibilität hinsichtlich möglicher räumlicher Anordnungen der am Werkstücktransport beteiligten Systemkomponenten. Der Transfer zwischen dem Werkstück-Fördersystem und der Werkstückaufnahme an der Bearbeitungsmaschine kann auf unterschiedliche Weisen erreicht werden.
Bei manchen Ausführungsformen ist der Hubtisch an einem Pendelschlitten angeordnet, der zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition hin und her verfahrbar ist, wobei die erste Endposition einer Ladestation oder einer Bearbeitungsstation der Bearbeitungsmaschine und die zweite Endposition einer Übergabestation an dem Werkstück- Fördersystem zugeordnet ist. Die Ladestation bzw. die Bearbeitungsstation einerseits und die Übergabestation andererseits können bei diesen Varianten räumlich getrennten mit Abstand auseinander liegen, der Pendelschlitten überbrückt den Abstand. Dies ergibt höhere Flexibilität bei der räumlichen Anordnung der Bearbeitungsmaschine relativ zum Werkstück-Fördersystem.
Bei anderen Ausführungsbeispielen ist der Hubtisch an einer Ladestation der Bearbeitungsmaschine angeordnet und eine Verfahrstrecke des Ladekorbs am Horizontalführungssystem führt zu der Ladestation. Der Ladekorb kann direkt bis über die Werkstückaufnahme fahren. Dadurch ist eine Direktbeladung möglich. Der Hubtisch kann in diesem Fall stationär angeordnet sein, was die Konstruktion vereinfacht. Der Ort der Ladestation (für den Transfer zwischen Hubtisch und Werkstückaufnahme) ist identisch mit dem Ort der Übergabestation (für den Transfer zwischen Hubtisch und Ladekorb)
An der Bearbeitungsmaschine kann eine einzige Werkstückaufnahme vorliegen. Es ist auch möglich, dass die Bearbeitungsmaschine mehrere (zwei oder mehr) Werkstückaufnahmen aufweist, die wahlweise zur Ladestation bewegt werden können. Beispielsweise kann ein Rundtisch mit mehreren Werkstückaufnahmen vorgesehen sein.
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten zur Konstruktion des Werkstück-Fördersystems. Das Werkstück-Fördersystem kann beispielsweise Förderbänder, Rollenförderer oder Kombinationen daraus aufweisen. Eine Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück-Fördersystem einen Horizontalförderer aufweist und zum Transfer zwischen dem Horizontalförderer und einem Ladekorb ein Hubtisch mit einem Basiselement und einer gegenüber dem Basiselement vertikal verfahrbaren Stützeinrichtung zum Angreifen an einer Unterseite des Werkstücks vorgesehen ist. Die Förderebene des Horizontalförderers liegt dabei vorzugsweise unterhalb der Förderebene des Ladekorbs. Mithilfe des Hubtisches ist ein einfacher Ebenenwechsel für das Werkstück möglich.
Insbesondere kann es so sein, dass der Horizontalförderer mindestens im Bereich einer Übergabestation als Rollenförderer ausgelegt ist und die Stützeinrichtung des Hubtisches mehrere vertikal verfahrbare Stützelemente aufweist, die zwischen benachbarten Rollen des Rollenförderers hindurchgeführt bzw. hindurchführbar sind. Ein auf den Rollen des Rollenförderers lagerndes Werkstück kann somit zwischen den Rollen hindurch von unten ergriffen und angehoben werden. In umgekehrter Richtung ist ein Absetzen des Werkstücks auf Rollen des Rollenförderers durch Absenken des Hubtisches möglich. Die Stützeinrichtung kann gleiche oder ähnliche Stützstrukturen aufweisen wie der Hubtisch des Pendelschlittens, so dass sich auch die Stützeinrichtung dieses Hubtischs an der Unterseite des Werkstücks im ersten Stützbereich abstützen kann.
Eine besonders hohe Flexibilität bei der Zufuhr unbearbeiteter Werkstücke und bei der Abfuhr von in der Bearbeitungsmaschine bearbeiteten Werkstücken wird bei manchen Ausführungsformen dadurch erreicht, dass eine erste Übergabestation zur Übergabe von zu bearbeitenden Werkstücken zwischen dem Werkstück-Fördersystem und einem Ladekorb sowie eine gesonderte zweite Übergabestation zur Übergabe von mittels der Bearbeitungsmaschine bearbeiteten Werkstücken von einem Ladekorb zu dem Fördersystem vorgesehen ist. Hierdurch können Be- und Entladevorgänge räumlich und zeitlich besser entkoppelt und koordiniert werden, um einen hohen Werkstückdurchsatz zu ermöglichen.
Ein besonders hoher Durchsatz von Werkstücken lässt sich bei einer Ausführungsform dadurch erreichen, dass ein erster Ladekorb und einen davon gesonderter zweiter Ladekorb vorgesehen ist. Hierdurch ist eine zeitlich synchronisierte Be- und Entladung möglich. Die Ladekörbe können einen identischen Aufbau haben, was aber nicht zwingend ist.
Die Erfindung betrifft auch eine gattungsgemäße Fertigungsanlage, die mindestens ein Be- und Entladesystem gemäß der beanspruchten Erfindung aufweist.
Mithilfe des Be- und Entladesystems können unterschiedliche Bearbeitungsmaschinen be- und entladen werden, beispielsweise Honmaschinen, Feinbohrmaschinen, Grobbohrmaschinen o- der dergleichen.
Bei einer Ausführungsform ist die Bearbeitungsmaschine, mit welcher das Be- und Entladesystem zusammenarbeitet, eine Honmaschine zur Durchführung von einer oder mehreren Honoperationen an mindestens einer Bohrung in einem Werkstück. Das Be- und Entladesystem ist dazu vorgesehen, ein zu honendes Werkstück bis zur Werkstückaufnahme der Bearbeitungsmaschine zu fördern und später, nach erfolgter Bearbeitung, von der Werkstückaufnahme abzutransportieren. Bei einer Ausführungsform hat die Bearbeitungsmaschine einen Rundtisch, der um eine vertikale Rundtischachse drehbar ist und mehrere Werkstückaufnahmen aufweist, die mit radialem Abstand zur Rundtischachse in Umfangsrichtung zueinander versetzt derart angeordnet sind, dass ein in einer Werkstückaufnahme aufgenommenes Werkstück durch Drehung des Rund- tischs nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Bearbeitungsmaschine transportierbar ist, wobei mindestens eine der Arbeitsstationen eine Bearbeitungsstation ist, die mindestens Bearbeitungseinheit aufweist, welche eine Spindel hat, die um eine vertikale Spindelachse drehbar und parallel zur Spindelachse hin und her bewegbar ist. Eine andere Arbeitsstation ist die Ladestation.
Der Rundtisch kann dort, wo eine Werkstückaufnahme vorgesehen ist, eine radial außen offene Aussparung haben, die derart dimensioniert ist, dass die Stützeinrichtung des Hubtischs bei der vertikalen Hubbewegung kollisionsfrei hindurchpasst. Dadurch wird eine direkte Übergabe oder Übernahme des Werkstücks zwischen Rundtisch und Hubtisch einfach möglich.
Eine Werkstückaufnahme am Rundtisch kann direkt oder unter Zwischenschaltung eines Pendelschlittens be- und entladen laden werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils einer Fertigungsanlage zur Feinbearbeitung von Zylinderkurbelgehäusen für Verbrennungsmotoren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Werkstückaufnahme am Rundtisch und eine Stützeinrichtung des Hubtischs des Pendelschlittens im Bereich der Ladestation der Bearbeitungsmaschine;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht eines Teils des Ladekorbs mit aufgenommenem
Zylinderkurbelgehäuse;
Fig. 4A bis 4Q ein Beispiel für einen Be- und Entladevorgang mithilfe eines Be- und Entladesystems mit Pendelschlitten in zeitlich aufeinanderfolgenden Phasen; Fig. 5 in 5A eine Draufsicht, in Fig. 5B eine Vorderansicht und in Fig 5C eine Sei- tenansicht des Ausführungsbeispiels mit Pendelschlitten;
Fig. 6 in 6A eine Draufsicht, in Fig. 6B eine Vorderansicht und in Fig 6C eine Sei- tenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels mit Einfahrtisch;
Fig. 7 in 7A eine Draufsicht, in Fig. 7B eine Vorderansicht und in Fig 7C eine Sei- tenansicht eines Ausführungsbeispiels mit Direktbeladung; und
Fig. 8A bis 8J ein Beispiel für Be- und Entladevorgänge bei einem Be- und Entladesystem mit zwei Ladekörben in zeitlich aufeinanderfolgenden Phasen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFUHRUNGSBEISPIELE
Die schematische Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Teils einer Fertigungsanlage zur Feinbearbeitung von Werkstücken W in Form von Zylinderkurbelgehäusen für Verbrennungsmotoren. Die Fertigungsanlage umfasst mehrere Bearbeitungsmaschinen, von denen in Fig. 1 nur eine Bearbeitungsmaschine 100 in Form einer Honmaschine dargestellt ist. An der Honmaschine findet die qualitätsbestimmende Endbearbeitung der Zylinderbohrungen mittels Honen statt. Zu der Fertigungsanlage gehören weitere, im Materialfluss vorgeschaltete Bearbeitungsmaschinen, wie zum Beispiel Feinbohrmaschinen zum Feinbohren der Zylinderbohrungen als Vorbereitung zum nachgeschalteten Honen.
Die Honmaschine hat mehrere unabhängig voneinander steuerbare Bearbeitungseinheiten in Form von Honeinheiten und ist dafür eingerichtet, die Zylinderbohrungen von Zylinderkurbelgehäusen zunächst durch Vorhonen und anschließend durch Fertighonen zu bearbeiten.
Die Honmaschine hat eine in Draufsicht rechteckige Maschinenbasis 1 10, die sämtliche mechanische Komponenten der Honmaschine trägt. Auf der Oberseite der Maschinenbasis sind in den Eckbereichen vier vertikale Ständer 1 12 befestigt. Die Ständer tragen ein horizontal ausgerichtetes, verwindungssteifes, plattenformiges Maschinenoberteil 120, welches eine rechteckige Grundform hat und mit seiner Unterseite auf den Oberseiten der Ständer aufliegt.
Der zwischen dem Maschinenoberteil und der Maschinenbasis liegende Bereich bildet den Arbeitsraum 1 15 der Honmaschine. Dieser ist nach oben durch das Maschinenoberteil weitgehend abgeschlossen, von den Seiten her ist der Arbeitsraum in den Bereichen zwischen den Ständern 1 12 zugänglich. Das Maschinenoberteil trägt die Honeinheiten (eine oder mehrere). Eine Honeinheit 180 hat eine Honspindel, die um eine vertikale Spindelachse drehbar und parallel zur Spindelachse hin und her bewegbar ist. Das untere Ende der Honspindel ragt in den Arbeitsraum 1 15 hinein und trägt im Betrieb ein Honwerkzeug.
Auf der Maschinenbasis ist ein Rundtisch 130 montiert, der mit Hilfe eines unter dem Rundtisch angeordneten Drehantriebs 132 um eine vertikale Rundtischachse 134 unbegrenzt drehbar ist. Am Rande des Rundtischs sind vier Werkstückaufnahmen 190 in gleichen Winkelabständen von 90° zueinander und in gleichen radialen Abständen zur Rundtischachse vorgesehen. Jede Werkstückaufnahme dient zur Aufnahme eines einzelnen Zylinderkurbelgehäuses, welches an bzw. in der Werkstückaufnahme fest eingespannt wird. Das Zylinderkurbelgehäuse ist dabei so orientiert, dass die zueinander parallelen Zylinderachsen der in Reihe angeordneten Zylinderbohrungen in einer gemeinsamen Tangentialebene an einen konzentrisch zur Rundtischachse liegenden Referenzkreis liegen. Der Rundtisch dient als maschineninternes Transfersystem in der Weise, dass ein in einer Werkstückaufnahme aufgenommenes Werkstück durch Drehung des Rundtisches nacheinander an unterschiedlichen Arbeitsstationen der Honmaschine transportiert werden kann.
Die Honeinheiten mit den darin enthaltenen vertikalen Honspindeln sind mittels eines auf der Oberseite des Oberteils angeordneten Schlittens als Ganzes in horizontaler Richtung parallel zur x-Achse des Maschinenkoordinatensystems verfahrbar. Die Honspindeln bewegen sich dabei entlang einer Linie, die tangential zu einem zentrisch zur Rundtischachse 134 verlaufenden Referenzkreis verläuft. Die Verfahrwege sind so ausgelegt, dass jede Honspindel jede Bohrung eines Werkstücks anfahren kann. Dadurch ist es möglich, ohne Verlagerung des Werkstücks an einem Werkstück zunächst eine erste Bohrung zu bearbeiten, die Honspindel dann zurückzuziehen, die Honeinheit als Ganzes in einer Längsbewegung parallel zur x-Richtung zu verfahren und koaxial zu einer danach zu bearbeitenden zweiten Bohrung zu positionieren, um mit der gleichen Honeinheit die zweite Bohrung zu bearbeiten. Horizontale Längsbewegungen können auch dazu genutzt werden, die Honeinheiten zu einer in Linie mit der Längsbewegung angeordneten Werkzeugwechseleinrichtung 180 zu verfahren.
In der Honmaschine können bei der hier gewählten Aufteilung des Rundtisches mit vier Werkstückaufnahmen insgesamt vier Arbeitsstationen gleichzeitig durch Werkstücke angefahren werden. Mittig an der vorderen Querseite liegt die Ladestation 140, die dazu dient, jeweils ein Werkstück von außerhalb des Arbeitsraums zu einer leeren Werkstückaufnahme am Rundtisch zu transferieren und/oder ein zu entladendes Werkstück aus einer Werkstückaufnahme im Inneren des Arbeitsraums nach außen zu transferieren. Die Honmaschine kann bezüglich ihres Grundaufbaus einer der in der WO 2013/1 17482 A1 beschriebenen Honmaschinen entsprechen. Die Offenbarung dieses Dokuments wird insoweit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Der Rundtisch 130 weist dort, wo eine Werkstückaufnahme vorgesehen ist, eine radial außen offene, im Wesentlichen rechteckige Ausnehmung bzw. Aussparung 195 auf. Die Aussparung ist in radialer Richtung und in Umfangsrichtung derart dimensioniert, dass die Stützeinrichtung 325 eines an einem Pendelschlitten 310 angeordneten Hubtischs 320 bei der vertikalen Hubbewegung kollisionsfrei hindurchpasst (vgl. Fig. 2). Gleichzeitig ist die Breite der Ausnehmung in Umfangsrichtung kleiner als die Länge des Werkstücks W, so dass sich das Werkstück zumindest mit den an seiner Schmalseite liegenden Randbereichen auf dem Rundtisch abstützen kann. Dadurch wird eine direkte Übergabe oder Übernahme des Werkstücks zwischen Rundtisch und Hubtisch bzw. Pendelschlitten einfach möglich.
Nahe der in Umfangsrichtung liegenden Kanten der Ausnehmung sind Stützstrukturen 192 mit Indexiereinrichtungen (Indexierbolzen und/oder Indexierlöcher) vorgesehen, um ein Werkstück positionsgenau in der Werkzeugaufnahme aufnehmen zu können.
Ein Werkstück-Fördersystem 200 dient zum Transportieren von zu bearbeitenden Werkstücken zu den einzelnen Bearbeitungsmaschinen und von bearbeiteten Werkstücken weg von den Bearbeitungsmaschinen zu nachgeschalteten Bearbeitungsmaschinen, zum Abtransport oder für andere Zwecke. Das Werkstück-Fördersystem 200 umfasst im Beispielsfall einen Horizontalförderer in Form eines Rollenförderers, der später noch im Detail erläutert wird.
Ein Be- und Entladesystem 300 dient zum Transportieren von Werkstücken zwischen einer Übergabestation 370 an dem Werkstück-Fördersystem 200 und der davon räumlich getrennten Ladestation 140, die dafür ausgelegt ist, Werkstücke aus einer oder in eine Werkstückaufnahme 190 der Bearbeitungsmaschine umzusetzen. Das Be- und Entladesystem umfasst einen Pendelschlitten 310, der in einer geradlinigen horizontalen Bewegung zwischen einer der Ladestation 140 zugeordneten ersten Endposition und einer der Übergabestation 370 zugeordneten zweiten Endposition hin und her verfahrbar ist. Ein hierfür vorgesehener Elektroantrieb ist nicht dargestellt.
Der Pendelschlitten 310 hat einen Hubtisch 320 mit einer vertikal verfahrbaren, plattenförmigen Stützeinrichtung 325, die an ihrer im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Oberseite 326 erste Stützstrukturen 327 mit Indexierbolzen und/oder Indexierbohrungen zum Abstützen in einem ersten Stützbereich an der Unterseite eines Werkstücks aufweist (vgl. Fig. 2). Die ersten Stütz- strukturen korrespondieren mit komplementären Strukturen im Mittelbereich der Unterseite des Werkstücks W in der Weise, dass durch die ineinandergreifenden Stützstrukturen der Stützeinrichtung und des Werkstücks das Werkstück positionsrichtig auf der Stützeinrichtung aufliegt. Dabei ragt dann das Werkstück an allen Seiten seitlich für den Außenrand der Stützeinrichtung 325 hinaus, so dass die Randbereiche der Unterseite des Werkstücks von unten frei zugänglich sind. In diesen Randbereichen der Unterseite befinden sich Indexiereinrichtungen (Indexbohrungen oder dergleichen), die mit Indexiereinrichtungen der Stützstrukturen 192 an der Werkstückaufnahme 190 der Bearbeitungsmaschine korrespondieren und eine lagerichtige Positionierung des Werkstücks in der Werkstückaufnahme für die Bearbeitung sicherstellen.
Die Einrichtungen, welche zum Be- und Entladen des Pendelschlittens an der Übergabestation konfiguriert sind, umfassen mindestens einen Ladekorb 350, der an einem Horizontalführungs- system 360 horizontal verfahrbar geführt ist. Das Horizontalführungssystem 360 umfasst eine horizontal verlaufende Führungsschiene 362, die beispielsweise von der Hallendecke abgehängt ist. Der Ladekorb 350 hängt unterhalb der Führungsschiene und ist mithilfe eines nicht näher dargestellten elektrischen Antriebs entlang der Führungsschiene horizontal verfahrbar. Der Ladekorb 350 ist in der Weise seitlich offen, dass Werkstücke in Horizontalrichtung in einen Aufnahmeraum im Inneren des Ladekorbs horizontal eingeführt und auch in seitlicher Richtung aus diesem Aufnahmeraum ausgeführt werden können. Der Ladekorb hat zweite Stützstrukturen 358, die dazu dienen, dass sich das Werkstück W mit komplementären Strukturen an Unterseite auf den zweiten Stützstrukturen innerhalb des Ladekorbs abstützten kann. Die zweiten Stützstrukturen sind in den Eckbereich des generell quaderförmigen Ladekorbs angebracht und können somit in komplementäre Strukturen im Randbereich der Unterseite des Werkstücks eingreifen, wenn das Werkstück im Ladekorb abgesetzt wird.
Der Ladekorb 350 hat somit Stützstrukturen bzw. Aufnahmestrukturen, die hinsichtlich der Anordnung von Indexiereinrichtungen den Stützstrukturen bzw. Aufnahmestrukturen der Werkstückaufnahme 190 entsprechen.
Beim Ausführungsbeispiel hat der Ladekorb 350 ein plattenförmiges, rechteckförmiges Oberteil 352, an dessen Oberseite eine Halterung zum Entlangfahren in der horizontalen Führungsschiene 362 befestigt ist. Wie in Fig. 3 gut zu erkennen ist, sind an den vier Ecken des rechteckigen Oberteils vertikal nach unten ragende Trägerarme 354 befestigt. An den unteren Enden der Trägerarme sind in Diagonalrichtung nach innen ragende Stützabschnitte 356 angebracht, an deren Oberseiten Elemente der zweiten Stützstrukturen angebracht sind. Diese Elemente umschließen bzw. begrenzen einen quaderförmigen Aufnahmeraum, der so dimensioniert ist, dass das Werkstück (Zylinderkurbelgehäuse) vollständig im Aufnahmeraum aufgenommen werden kann. Der lichte Abstand A zwischen vertikalen Trägerarmen in Längsrichtung des Ladekorbs (parallel zur horizontalen Führungsschiene) ist dabei größer als die Länge des Zylinderkurbelgehäuses (gemessen parallel zur Reihe der Zylinderbohrungen), während der lichte Abstand B in der dazu senkrechten Querrichtung größer ist als die Breite des Zylinderkurbelgehäuses. Die lichte Höhe ist größer als die Höhe des Werkstücks. Auf diese Weise kann das Zylinderkurbelgehäuse sowohl in Längsrichtung als auch senkrecht zur Längsrichtung in den Innenraum eingeführt bzw. aus dem Innenraum herausgenommen sowie von den Stützstrukturen abgehoben bzw. auf diese aufgesetzt werden. Gleichzeitig ist der Ladekorb auch nach unten offen, da sich zwischen den nach innen ragenden Stützabschnitten 356 ein rechteckiger Freiraum ergibt. Dieser ist so bemessen, dass z.B. die vertikale Stützeinrichtung 325 des Hubtisches am Pendelschlitten von unten in den Aufnahmeraum einfahren und das Werkstück dort anheben bzw. absetzen kann.
Das Werkstück-Fördersystem 200 (vgl. Fig. 4) umfasst zwei miteinander fluchtend angeordnete Rollenförderer, nämlich den ersten Rollenförderer 210 und einen zweiten Rollenförderer 220, die im Bereich der Bearbeitungsmaschine parallel zur horizontalen Führungsschiene 362 unterhalb derselben so verlaufen, dass die einander zugewandten Endbereiche im Verfahrbereich des Ladekorbs 350 so angeordnet sind, dass der Ladekorb sowohl über den Endbereich des ersten Rollenförderers als auch über den Endbereich des zweiten Rollenförderers fahren kann. Der erste Rollenförderer 210 dient zum Antransport bzw. zur Zufuhr noch nicht gehonter Zylinderkurbelgehäuse, während der zweite Rollenförderer zum Abtransport der fertig gehonten Zylinderkurbelgehäuse dient.
Unter den einander zugewandten Endbereichen der Rollenförderer sind jeweils ein erster Hubtisch 230 bzw. ein zweiter Hubtisch 240 angebracht. Jeder Hubtisch hat eine vertikal verfahrbare Stützeinrichtung mit nach oben ragenden, stabförmigen Stützelementen 235, die zwischen benachbarten Rollen des Rollenförderers eingreifen können. An der Oberseite jedes der vier Stützelemente sind Stützstrukturen angebracht, die zusammen den ersten Stützstrukturen 327 an der Oberseite 326 der Stützeinrichtung 325 des Hubtisches 320 des Pendelschlittens entsprechen, so dass sie an den gleichen Strukturen an der Unterseite des Werkstücks angreifen können.
Anhand der Fig. 4A bis 4P wird nun ein Beispiel für einen Be- und Entladevorgang mithilfe des Be- und Entladesystems erläutert. Die einzelnen Figuren zeigen dabei zeitlich aufeinanderfolgende Phasen des Be- und Entladevorgangs. Fig. 4A zeigt eine Ausgangssituation, in welcher ein fertig bearbeitetes Werkstück W1 in der zugehörigen Werkstückaufnahme 190 am Rundtisch 130 der Bearbeitungsmaschine aufgenommen ist. Die Werkstückaufnahme ist bereits in dem Bereich der Ladestation gedreht. Der Pendelschlitten 310 ist in die der Ladestation zugeordnete erste Endposition verfahren, so dass dessen Hubtisch unterhalb des Werkstücks sitzt. Die Stützeinrichtung 325 des Hubtischs wird nun nach oben durch die Ausnehmung 195 am Rundtisch hindurch gefahren, so dass das Werkstück W1 von unten ergriffen und angehoben wird. Dabei greifen die ersten Stützstrukturen an der Oberseite der Stützeinrichtung in komplementäre Strukturen im Mittelbereich der Unterseite des Werkstücks W1 ein, so dass das Werkstück formschlüssig gesichert in der gewünschten Lage verbleibt.
Nach Anheben der Stützeinrichtung des Hubtisches ruht das Werkstück allein durch sein Eigengewicht auf dem Hubtisch (Fig. 4B).
Der Pendelschlitten wird nun über die in Fig. 4C gezeigte Zwischenposition in Richtung des Ladekorbs 350 verfahren, welcher sich am Schnittpunkt der Verfahrstrecke des Pendelschlittens 310 mit der dazu senkrechten Transportrichtung des Horizontalförderers befindet. Vor dem Vorschub und/oder während des Vorschubs des Pendelschlittens in Richtung Ladekorb wird die Stützeinrichtung so weit abgehoben, dass sich das Werkstück W1 auf Höhe der dem Rundtisch zugewandten seitlichen Öffnung des Ladekorbs befindet in der Weise, dass die Unterseite des Werkstücks sich auf einem vertikalen Niveau befindet, das leicht oberhalb des Niveaus der nach innen gewinkelten Stützabschnitte des Ladekorbs liegt. Bei weiterem Vorschub des Pendelschlittens wird das Werkstück dann zwischen seitlichen Trägerarmen an der Längsseite des Ladekorbs hindurch in den Aufnahmeraum des Ladekorbs bewegt (Fig. 4D).
Danach wird die Stützeinrichtung des Hubtisches abgesenkt, so dass das Werkstück auf die zweiten Stützstrukturen an der Unterseite des Ladekorbs abgesenkt wird. Dabei greifen die zweiten Stützstrukturen in komplementäre Strukturen am Rande der Unterseite des Werkstücks ein, so dass das Werkstück formschlüssig gesichert und positionsrichtig im Ladekorb liegt (Fig. 4E).
Nun wird das fertig bearbeitete Werkstück durch horizontales Verfahren des Ladekorbs entlang der horizontalen Führungsschiene 362 zur zweiten Übergabestation oberhalb des dieser zugeordneten Hubtisches bewegt (Fig. 4F).
Zur Entnahme des Werkstücks aus dem Ladekorb wird dann der Antrieb des Hubtisches betätigt, so dass dessen nach oben ragenden, stabförmigen Stützeinrichtungen 235 durch die Rol- len des Rollenförderers hindurch nach oben fahren und das Werkstück innerhalb des Aufnahmeraums anheben (Fig. 4G). Dabei greifen die Stützstrukturen an der Oberseite der vertikalen Streben im mittleren Bereich der Unterseite des Werkstücks an und sichern dadurch die richtige Lage des Werkstücks.
Nun kann der Ladekorb horizontal zurückgefahren werden, so dass das Werkstück den Ladekorb durch die Öffnung an der Schmalseite verlässt (Fig. 4H).
Sobald das Werkstück aus dem Ladekorb freigegeben ist, kann durch Absenken der Stützeinrichtung des zweiten Hubtisches das Werkstück auf die Rollen des Rollenförderers abgesetzt und abtransportiert werden (Fig. 41). Der Ladekorb ist nun frei für eine nächste Phase des Be- und Entladevorgangs.
Im Beispielsfall wird ein neues Werkstück W2 zur ersten Übergabestation transportiert (Fig. 4J) und mithilfe des zugeordneten ersten Hubtisches 230 auf ein oberes Niveau angehoben (Fig. 4K), welches eine seitliche Einführung in Horizontalrichtung durch die Öffnung in der Schmalseite des Ladekorbs erlaubt. Der Ladekorb fährt nun zeitglich damit oder danach in Richtung der ersten Übergabestation bis in die dortige Endposition, in welcher das Werkstück vollständig im Aufnahmeraum des Ladekorbs angeordnet ist (Fig. 4L).
Durch Absenken der Stützeinrichtung des ersten Hubtisches wird das Werkstück dann im Inneren des Ladekorbs abgesetzt (Fig. 4M).
Danach fährt der Ladekorb mit dem darin aufgenommenen Werkstück in seine mittlere Position zur Übergabe des Werkstücks an den Hubtisch des Pendelschlittens, der sich noch in der zweiten Endposition befindet (Fig. 4N).
Der Pendelschlitten übernimmt dann das Werkstück, indem die Stützeinrichtung 325 des Hubtisches 320 nach oben verfahren wird, bis das Werkstück ergriffen und innerhalb des Aufnahmeraums angehoben wird (Fig. 40).
Wenn das Werkstück innerhalb des Ladekorbs frei ist, fährt der Pendelschlitten 310 in Richtung seiner ersten Endposition, bis das Werkstück im Bereich der Ladestation über einer dort liegenden Werkstückaufnahme angeordnet ist (Fig. 4P).
Durch Absenken der Stützeinrichtung des Hubtisches 320 wird dann das Werkstück in die Werkstückaufnahme eingesetzt, wobei die Indexiereinrichtungen in der Werkstückaufnahme in die korrespondierenden Strukturen am Rande der Unterseite des Werkstücks eingreifen und somit das Werkstück positionsrichtig in der Werkstückaufnahme aufgenommen ist (Fig. 4Q).
Fig. 5 zeigt in 5A eine Draufsicht, in Fig. 5B eine Vorderansicht und in Fig. 5C eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels, welches an der Bearbeitungsmaschine einen Rundtisch 130 aufweist, dessen vier Werkzeugaufnahmen mit Hilfe eines Pendelschlitten 310 mit integriertem Hubtisch bestückt und entladen werden. Der Pendelschlitten verfährt dabei horizontal zwischen der Ladestation 140 und der entfernt davon liegenden Übergabestation 370, an der der horizontale Verfahrweg des Pendelschlittens den horizontalen Verfahrweg des Ladekorbs 350 erreicht. Die Förderstrecke verläuft parallel zur Verfahrachse des Ladekorbs und senkrecht zur Verfahrachse des Pendelschlittens. In Fig. 5B sind die vertikalen Verfahrwege der Stützeinrichtungen der drei Hubtische 320 (am Pendelschlitten) sowie 230 und 240 (an den jeweiligen Enden des Rollenförderers) anhand der Doppelpfeile gut zu erkennen.
Fig. 6 zeigt in den drei Teilfiguren 6A, 6B und 6C eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels, bei dem der horizontale Verfahrweg des Ladekorbs 650 mit Abstand zur Position einer Werkstückaufnahme 695 der Bearbeitungsmaschine liegt. Hier gibt es keinen Rundtisch, die Werkstückaufnahme 695 ist die einzige Werkstückaufnahme der Bearbeitungsmaschine. Zum Be- und Entladen der Werkstückaufnahme ist ein Pendelschlitten 610 mit einem integrierten Hubtisch 620 vorgesehen. Analog zur Variante des vorherigen Ausführungsbeispieles fährt der Pendelschlitten mittels horizontaler Verfahrachse zwischen der Ladestation 640 an der Werkstückaufnahme und einer Übergabestation 670 hin- und her. An der Übergabestation 670 erfolgt mittels des Hubtischs 620 der Transfer zu bearbeitender Werkstücke vom Ladekorb 650 in Richtung Werkstückaufnahme und der Transfer bearbeiteter Werkstücke vom Hubtisch in den Ladekorb. Die Be- und Entladevorgänge am Ladekorb verlaufen im Wesentlichen analog zu den beschriebenen Vorgängen des vorherigen Beispiels, wobei bei der Variante mit Einfahrtisch jedoch ein neues Werkstück erst dann zur Werkstückaufnahme transportiert werden kann, wenn das bearbeitete vorherige Werkstück wieder zurück zum Werkstück-Fördersystem gebracht und dort entladen worden ist. Eine Besonderheit von Varianten mit Einfahrtisch besteht darin, dass ggf. das Werkstück für die Bearbeitung auf dem Hubtisch verbleiben kann. In diesem Fall ist die der Bearbeitungsmaschine zugeordnete Endposition gleichzeitig eine Bearbeitungsstation der Bearbeitungsmaschine, ein Umsetzen zwischen Hubtisch und Bearbeitungsmaschine kann entfallen.
Anhand von Fig. 7 wird ein Ausführungsbeispiel erläutert, das eine Direktbeladung von Werkstückaufnahmen an einem Rundtisch einer Bearbeitungsmaschine ohne zwischengeschalteten Pendelschlitten ermöglicht. Fig. 7A zeigt eine Draufsicht, Fig. 7B eine Vorderansicht und Fig. 7C eine Seitenansicht dieses Ausführungsbeispiels mit Direktbeladung. Der horizontale Ver- fahrweg des Ladekorbs 750 verläuft dabei oberhalb der zu beladenden oder entladenden Werkstückaufnahme 790 am Rundtisch 730. Der Ort der Ladestation 740, in welcher die Werkstückaufnahme be- und entladen wird, fällt hier zusammen mit dem Ort der Übergabestation 770, in welcher der Ladekorb 750 be- und entladen wird. Für beide Aufgaben ist ein stationärer Hubtisch 720 vorgesehen, der zwischen den Enden der Rollenförderer in einer Flucht mit der Werkstück-Förderstecke angeordnet ist und mittels vertikaler Verfahrbewegungen seiner Stützeinrichtung 725 die Be- und Entladevorgänge an Ladestation und Übergabestation bewirkt. Für die einzelnen Schritte beim Be- und Entladen neuer, noch nicht bearbeiteter Werkstücke sowie fertig bearbeiteter Werkstücke sei auf die obige Beschreibung verwiesen. Bei der Direktbeladung entfällt der horizontale Transport zwischen Übergabestation und Ladestation, es ist also kein Pendelschlitten vorgesehen.
Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen hat das Be- und Entladesystem nur einen einzigen Ladekorb. Es gibt auch Ausführungen, die einen ersten Ladekorb und einen zweiten Ladekorb haben, welcher an der gleichen Horizontalführungsschiene geführt ist und entlang dieser z.B. synchron mit den ersten Ladekorb verfahren werden kann. Dadurch können zeitlich parallel unterschiedliche Phasen von zwei Be- und Entladevorgängen synchronisiert ablaufen, wodurch der Durchsatz des Be- und Entladevorgangs erhöht werden kann.
Anhand von Fig. 8 wird ein Ausführungsbeispiel mit zwei identischen Ladekörben 850-1 , 850-2 beschrieben, welche synchron entlang einer horizontalen Führungsschiene 862 eines Horizon- talführungssystems verfahrbar sind. Der geradlinige Verfahrweg der Ladekörbe kreuzt dabei den Ort einer Übergabestation 870, an welcher unbearbeitete und bearbeitete Werkstücke in einen der Ladekörbe geladen und/oder aus einem der Ladekörben entladen werden. Das Werkstück-Fördersystem mit Hubtischen 830, 840 unter den Enden von Rollenförderern entspricht dabei in Aufbau und Funktion dem Werkstück-Fördersystem 200 der vorherigen Beispiele. Die Bearbeitungsmaschine hat einen nicht dargestellten Rundtisch, der mittels eines horizontal verfahrbaren Pendelschlittens mit integriertem Hubtisch 820 bedient wird. Insoweit sei auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen. Ein Be- und Entladevorgang kann beispielsweise wie folgt ablaufen.
In der Ausgangssituation in Fig. 8A befindet sich ein erstes Werkstück W1 in einer Warteposition am Ende eines Rollenförderers oberhalb des ersten Hubtisches 830. Zum Beladen des ersten Ladekorbs 850-1 wird das Werkstück mittels des ersten Hubtisches 830 in eine obere Position angehoben, die ein seitliches Einführen in den ersten Ladekorb ermöglicht. Die Ladekörbe 850-1 , 850-2 fahren dann synchron horizontal in Richtung des ersten Werkstücks, so dass das erste Werkstück W1 , ohne selbst horizontal bewegt zu werden, in den Aufnahmeraum des ersten Ladekorbs 850-1 gelangt (Fig. 8C). Durch Absenken der Stützeinrichtung des ersten Hubtisches 830 wird das erste Werkstück W1 im ersten Ladekorb 850-1 abgesenkt und sitzt nun lagerichtig auf den dortigen zweiten Stützeinrichtungen.
Zeitlich überlappend hiermit wird ein bereits fertig bearbeitetes zweites Werkstück W2 mittels des Pendelschlittens und dessen Hubtisch 820 in die in Fig. 8D gezeigte angehobene Position an der Übergabestation 870 verbracht. Das Ladekorb-Paar fährt dann in Richtung Übergabestation, wobei das zweite Werkstück W2 durch eine seitliche Öffnung an einer Schmalseite des zweiten Ladekorbs 850-2 hindurch in dessen Aufnahmeraum gelangt (Fig. 8E). Durch Absenken der Stützeinrichtung des Hubtisches 820 wird das zweite Werkstück im zweiten Ladekorb 850-2 auf dessen zweite Stützeinrichtungen abgesetzt (Fig. 8E).
Nach Herunterfahren der Stützeinrichtung des Hubtischs 820 (Fig. 8F) verfahren die bewe- gungs-gekoppelten Ladekörbe 850-1 , 850-2 synchron in die in Fig.8G gezeigte Position, in der sich der erste Ladekorb 850-1 mit dem darin gehaltenen ersten Werkstück W1 an der Übergabestation 870 befindet. Durch Anheben der Stützeinrichtung des Hubtisches wird das erste Werkstück W1 innerhalb des Aufnahmeraumes des Ladekorbes so weit angehoben (Fig. 8H), dass das erste Werkstück W1 durch Verfahren der beiden Ladekörbe in Richtung des zweiten Hubtisches den ersten Ladekorb 850-1 durch eine seitliche Öffnung an der Schmalseite verlässt (Fig. 81). Das zweite Werkstück wird dabei oberhalb des zweiten Hubtischs 840 positioniert.
Nun können zeitlich überlappend mehrere Vorgänge ablaufen. Der Pendelschlitten kann mit dem angehobenen ersten Werkstück W1 in Richtung Rundtisch verfahren bis zur ersten Endposition, wo das Werkstück dann durch Absenken der Stützeinrichtung auf bzw. in eine Werkstückaufnahme abgesetzt wird. Zeitgleich oder zeitlich versetzt dazu kann das zweite Werkstück W2 mittels des zweiten Hubtisches 840 innerhalb des zweiten Ladekorbs 850-2 angehoben werden, so dass es durch horizontales Verfahren der beiden Ladekörbe ohne eigene Horizontalbewegung aus dem Aufnahmeraum des zweiten Ladekorbs 850-2 freigegeben wird, so dass es nachfolgend durch Absenken der Stützeinrichtung des zweiten Hubtisches auf den Rollenförderer abgesenkt werden kann (Fig. 8J).
Da bei dieser Variante Be- und Entladevorgänge an der Übergabestation 870 und an der räumlich davon getrennten Ladestation zum Teil zeitlich parallel ablaufen können, können Be- und Entladevorgänge besonders zügig durchgeführt werden, so dass besonders hohe Stückleistungen möglich sind.

Claims

Patentansprüche
1 . Be- und Entladesystem zum Transportieren von Werkstücken (W) zwischen einem Werkstück-Fördersystem (200) einer Fertigungsanlage und einer Werkstückaufnahme (190) einer Bearbeitungsmaschine, insbesondere einer Honmaschine, gekennzeichnet durch einen Hubtisch (320) mit einer vertikal verfahrbaren Stützeinrichtung (325), die an einer Oberseite erste Stützstrukturen (327) zum Abstützen in einem ersten Stützbereich an einer Unterseite eines Werkstücks (W) aufweist; und
einen Ladekorb (350, 650, 750, 850-1 , 850-2), der
an einem Horizontalführungssystem (360) horizontal verfahrbar geführt ist;
zum horizontalen Ein- und Ausführen von Werkstücken seitlich offen ist; und
zweite Stützstrukturen (358) zum Abstützen in einem außerhalb des ersten Stützbereichs liegenden zweiten Stützbereich an einer Unterseite eines Werkstücks (W) aufweist.
2. Be- und Entladesystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ladekorb (350, 650, 750, 850-1 , 850-2) so konstruiert ist, dass er zum horizontalen Ein- und Ausführen von Werkstücken an mindestens zwei Seiten seitlich offen ist.
3. Be- und Entladesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladekorb (350, 650, 750, 850-1 , 850-2) zum horizontalen Ein- und Ausführen von Werkstücken an mindestens zwei senkrecht zueinander liegenden Seiten seitlich offen ist und/oder dass seitliche Öffnungen des Ladekorbs einander gegenüberliegen, so dass die erste und die zweite Richtung miteinander fluchten.
4. Be- und Entladesystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladekorb (350) ein rechteckförmiges Oberteil (352) aufweist, an dem eine Halterung zum Entlangfahren an einer horizontalen Führungsschiene des Horizontalführungssystems (360) befestigt ist, wobei an Ecken des rechteckigen Oberteils vertikal nach unten ragende Trägerarme (354) befestigt sind, welche an ihren unteren Enden nach innen ragende Stützabschnitte (356) aufweisen, an deren Oberseiten Elemente der zweiten Stützstrukturen (358) angebracht sind.
5. Be- und Entladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Stützstrukturen (358) am Ladekorb (350) Indexiereinrichtungen zur positionsrichtigen Aufnahme eines Werkstücks im Ladekorb aufweisen, wobei die Indexiereinrichtungen korrespondierend zu Indexiereinrichtungen an der Werkstückaufnahme (190) der Bearbeitungsmaschine gestaltet sind.
6. Be- und Entladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Horizontalführungssystem (360) eine Führungsschiene (362) aufweist und der Ladekorb (350, 650, 750, 850-1 , 850-2) unter der Führungsschiene hängend angeordnet ist.
7. Be- und Entladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück-Fördersystem einen Horizontalförderer aufweist und zum Transfer zwischen dem Horizontalförderer und dem Ladekorb ein Hubtisch (230, 240) mit einem Basiselement und einer gegenüber dem Basiselement vertikal verfahrbaren Stützeinrichtung zum Angreifen an einer Unterseite des Werkstücks aufweist.
8. Be- und Entladesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Horizontalförderer mindestens im Bereich einer Übergabestation als Rollenförderer ausgelegt ist und die Stützeinrichtung mehrere vertikal verfahrbare Stützelemente (235) aufweist, die zwischen benachbarten Rollen des Rollenförderers hindurchführbar sind.
9. Be- und Entladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Übergabestation zur Übergabe von zu bearbeitenden Werkstücken zwischen dem Werkstück-Fördersystem und einem Ladekorb (350) und eine gesonderte zweite Übergabestation zur Übergabe von mittels der Bearbeitungsmaschine bearbeiteten Werkstücken von einem Ladekorb zu dem Werkstück-Fördersystem vorgesehen ist.
10. Be- und Entladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Ladekorb (850-1 ) und ein davon gesonderter zweiter Ladekorb (850-2) vorgesehen ist.
1 1 . Be- und Entladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubtisch (320) an einem Pendelschlitten (310) angeordnet ist, der zwischen einer ersten Endposition und zweiten Endposition hin und her verfahrbar ist, wobei die erste Endposition einer Ladestation (140) oder einer Bearbeitungsstation der Bearbeitungsmaschine und die zweite Endposition einer Übergabestation (370) an dem Werkstück-Fördersystem (200) zugeordnet ist.
12. Be- und Entladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubtisch (720) an einer Ladestation (740) der Bearbeitungsmaschine angeordnet ist und eine Verfahrstrecke des Ladekorbs (750) am Horizontalführungssystem zu der Ladestation führt.
13. Fertigungsanlage mit:
einem Werkstück-Fördersystem (200) zum Transportieren von Werkstücken;
mindestens einer Bearbeitungsmaschine (100) zum Bearbeiten von Werkstücken; sowie einem Be- und Entladesystem (300) zum Transportieren von Werkstücken zwischen dem Werkstück-Fördersystem und einer Werkstückaufnahme (190) der Bearbeitungsmaschine, wobei das Be- und Entladesystem (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
14. Fertigungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine einen Rundtisch (130) aufweist, der um eine vertikale Rundtischachse (134) drehbar ist und mehrere Werkstückaufnahmen (190) aufweist, die mit radialem Abstand zur Rundtischachse in Umfangsrichtung zueinander versetzt derart angeordnet sind, dass ein in einer Werkstückaufnahme aufgenommenes Werkstück durch Drehung des Rundtischs nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Bearbeitungsmaschine transportierbar ist, wobei eine Arbeitsstation eine Ladestation (140) zum Umsetzen von Werkstücken aus einer oder in eine Werkstückaufnahme (190) und mindestens eine der anderen Arbeitsstationen eine Bearbeitungsstation ist, die mindestens eine Bearbeitungseinheit (180) aufweist, welche eine Spindel hat, die um eine vertikale Spindelachse drehbar und parallel zur Spindelachse hin und her bewegbar ist, wobei vorzugsweise die Bearbeitungsmaschine (100) eine Honmaschine zur Durchführung von Honoperationen an mindestens einer Bohrung in einem Werkstück (W) ist, insbesondere zur Honbearbeitung von Zylinderbohrungen in einem Zylinderkurbelgehäuse.
15. Fertigungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rundtisch (130) am Ort einer Werkstückaufnahme (190) eine radial außen offene Aussparung (195) aufweist, die derart dimensioniert ist, dass die Stützeinrichtung (325) des Hubtischs (320) bei einer vertikalen Hubbewegung kollisionsfrei hindurchpasst.
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