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Fertigungssystem, insbesondere für die mittlere Stückzahlen umfassende
Serienfertigung von Werkstücken.
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Die Erfindung betrifft ein Fertigungssystem, insbesondere für die
mittlere Stückzahlen umfassende Serienfertigung von Werkstücken.
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Es- ist bekannt, bei der Fertigung von Werkstücken oder deren Zusammenbau
zu Baugruppen Fertigungsstufen aneinanderzureihen. Eine Fertigung an verschiedenen
Plätzen erfordert den Transport der Werkstücke, gegebenenfalls einschließlich der
Werkstückträger, die ihnen als Unterlage dienen oder Spann- und Zentriervorrichtungen
darstellen, von einer Maschine zur anderen. Im Falle der Automatisierung der Fertigung
sind Einrichtungen erforderlich, die für das Eingeben der Werkstücke oder Werkstückträger
in die Maschine und deren Aus :-lbe einschlieblich dem Heranbringen an die Fertigwi0-sstufe
und den Weitertransport zur nächten sorgen und an der
Maschine selbst
das Positionieren sowie das rin- und Ausspannen ibernehmen. Diese Einrichtungen
sollen im folgenden als Werk-3tückhandhabungseinriclitungen bezeichnet erden, Bisher
wurden Werkzeugmaschinen oder Fertigungseinrichtungen ohne Berücksichtigung eines
über mehrere Stufen fortschreitenden F-jrtiÕunOSSprozesses gebaut. Zur Schaffung
einer Fertigungslinie hat nan diese Maschinen nachträglich mit Werkstückhandhabungseinrichtungen,
z.B. Rutschen, Rinnen, Greifern, Schienen oder dgl. vemse len. Ca diese Einrichtungen
jeweils an die zur Verfügung stehenlen Maschinen angepaßt werden mussten, war man
in der Regel Uezwungen, auf jeden Einzelfall zugeschnittene Konstruktionen von elementen
dieser Einrichtungen zu erarbiten. Eine Standardisieung dieser Elemente war nicht
möglich. Daher waren die Kosten les Aufbaues einer solchen Fertigungslinie sehr
hoch.
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Wahren man im geschilderten Fall die Handhabungseinrichtungen an die
Fertigungsmaschinen anpasste, gin man bei der Erstellung von Pransferstraßen für
Großserienfertigung umgekehrt vor., indem man zuerst ein umfangreiches Fördersystem
aufbaute und Fertigungsmaschinen entwickelt, die an dieses Fördersystem angepasst
waren.
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Auch hier kam man um die Entwicklung von Sonderkonstruktionen für
Letztere nicht herum, da auch das Fördersystem auf die Erforderrisse des Einzelialies
zugeschnitten sein musste, z.B. weil rielfach eine Rückführmöglichkeit für die leeren
Werkstückträger, tuf denen die Werkstücke die Transferstraße durcijlaufen hatten,
geschaffen werden musste. Für die ganze Anlage war man daher auf
Sonderkonstruktionen
angewiesen. Abgesehen von den auerordentlich hohen Investitionskosten waren derartige
Anlagen deshalb ungünstig, weil nachträglich Anderungen im Fertigungsablauf, insbesondere
eine Verringerung oder Vermehrung der Fertigungsstufen oder eine Veränderung in
der Reihenfolge dieser Stufen nur unter einem nicht vertretbaren Aufwand durchzuführen
waren.
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Die Erfindung weist einen Weg, um diese Nachteile zu vermeiden.
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Sie schlägt vor, alle Werkzeugmaschinen bzw. Fertigungseinrichtungen
mit eigenen auf sie abgestimmten, für den Transport, zum Eingeben Positionieren,
Einspannen, Ausspannen und Ausgeben der lierkstücke oder Werkstückträger vorgesehenen
Werkstückhandhabungs systemen auszurüsten und diesen Systemen Transportbahnabschnitte
zuzuordnen, die an beiden Enden mit den ransportbahnabschnitten der Handhabungssysteme
anderer Maschinen des Fertigungssystems in beliebiger, durch das jeweilige Fertigungsprogramm
bestimmter Reihenfolge mit Hilfe von Kupplungsgliedern übereinstimmender Bau form
zur Bildung eines integrierten Fertigungssystems kuppelbar sind.
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Die einfachste Form eines Elementes des integrierten Fertigungssystems
nach der Erfindung ist demnach z.B. eine Werkzeugmaschine, deren Tisch von dem zugehörigen
Transportbahnabschnitt gebildet wird. Während das Werkstück, gegebenenfalls auf
seinen Werkstúcktrager sich abstützend, auf dem Transportbahnabschnitt ruht, findet
die Bearbeitung statt. Die übrigen Teile der Werkstückhand habungseinrichtung können
an den Transportbahnabschnitt oder an
die Werkzeugmaschine angebaut
sein. Die den Werkzeugmaschinen für die nächste und die vorgeordnete Fertigungestufe
zugeardneten Y: Transportbahnabschnitte werden an die entsprechenden Enden des erstgenannten
Transportbahnabschnittes -so angesetzt, daß eine durchlaufende Transportbahn entsteht.
Die Verbindungsglieder für die kupplung zwischen zwei Transpcrtbahnabschnitten stimmen
konstruktiv miteinander überein, so daß jeder Transportbahnabschnitt mit jedem anderen
in Förderrichtung oder in Gegenrichtung verbunden werden kann. Der Hersteller für
die maschinelle Ausrüstungvom integrierten Fertigungslinien kann dann standardisierte
Werkzeugmaschinen bzw. Fertigungseinrichtungen mit angebauten, ebenfalls standardisierten
Transportbahnabschnitten als fertige Maschinensätze auf den Markt bringen. Der Abnehmer
erwirbt die zum Zusammenbau der von ihm benötigten Fertigungslinien erforderlichen
Maschinensätze und reiht sie dann mit ihren Transportbahnabschnitten in der Reihenfolge
aneinander, wie sie für die in Frage kcmmende Fertigung gebraucht wird. Eine Vermehrung
oder Verringerung der Fertigungsstufen ist dann ohne weiteres möglich, indem Einheiten
in die Transportbahnkette eingesetzt oder aus ihr herausgenommen werden., und schließlich
ist auch ein Austausch einer oder mehren rer Fertigungseinheiten gegen eine oder
mehrere andere mit abweichenden Fertigungsaufgaben möglich.
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Die vorstehend beschriebene Grundform gewährt noch keine Möglichkeit
für den Rücktransport der leeren Werkstückträger, so daß eine zusätzliche Rücktransportanlege
erstellt werden müsste. Diesem Mangel wird nach einer Weiterbildung der Erfindung
dadurch ab
geholfen, daß die Transportbahnabschnitte mit vorzugsweise
in einem gemeinsamen Baukörper zusammengefassten Transportbahnstrecken für Hin-
und Rücktransport der Werkstücke oder-Werkstückträger versehen werden, wobei die
Transportbahnstrecken für den Rücktransport in einer anderen Ebene, z.B. unter oder
neben denjenigen für den Hibtransport angeordnet sind und an beiden Enden je des
Dransportbahnabschnittes Übergabe-Einrichtungen zum Transport der Werkstücke oder
Werkstückträger von einer zur anderen Transportbahnstrecke vorgesehen sind bzw.
deren nachträglicher Einbau konstruktiv vorbereitet ist.
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Wenn für die Fertigungslinie die obenerwähnten Erweiterungs-,Austausch-
und Verkürzungsmöglichkeiten bestehen sollen, muss Vorsorge getroffen werden, daß
jede Fertigungseinheit, bestehend aus einer Fertigungsmaschine mit eigenem, den
Transportbahnabschnitt auSweisenden Handhabungssystein die in-der Fertigungskette
erste oder letzte sein kann. Ist sie die erste, so werden die Einrichtungen zum
Transport der Werkstücke oder ihref Träger von einer Transportbahnstrecke zur anderen,
die am Anfang des Transportbalin abschnittes angeordnet sind, während die am anderen
Ende vorgesehenen, dem gleichen Zweck dienenden Einrichtungen in dem Fall be; nutzt
werden, wenn die Fertigungseinheit die letzte in der Kette ist. Da nur für die erste
und letzte Fertigungseinheit je eine Ü-bergabe-Einrichtung erforderlich ist genügt
es, wenn an der standardisierten Fertigungseinheit so, wie sie geliefert wird, deren
Einbau konstruktiv lediglich vorbereitet ist, und die tJ'bergabe-
Einheit
als ebenfalls standardisiertes Zusatzaggregat vom Hersteller zur Lieferung bereitgehalten
wird.. Sie dem Transfer von einer Transportbahnstrecke zur anderen dienenden Einrichtungen
können auch noch zur Erfüllung einer anderen Aufgabe herangezogen werden, auf die
weiter unten noch eingegangen wird.
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Als Beispiel für die Beschaffenheit der den Fertigungseinrichtungen
angepassten Werkstückhandhabungs-Einrichtungen wurde oben erwohnt, daß die Werkstücke
auf dem Transportbahnabschnitt bearbeitet werden. Zuweilen ist aber auch für die
Fertigungseinrichtung oder die Werkzeugmaschine ein besonderer Tisch erforderlich.
Zu diesem Zweck können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung inner halb des
Bereiches zwischen den Einrichtungen für den Transport von einer Transportbahnstreeke
zur anderen Handhabungsmittel,z.B.
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Greifer vorgesehen sein oder es können von der Hintranspottstrecke
des Transportabschnittes auf gleichem Niveau angeordnete Zubringertransportbahnen
abzweigen, die zur Förderung der Werkstücke oder ihrer Träger auf den bzw. zur Abfuhr
von dem Tisch der ':ascnine dienen. Es gibt noch andere Anpassungserfordernisse
des Handhabungssystems an die jeweilige Maschine, von denen jedoch das zuletzt erwähnte
besonders häufig vorkommt.
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Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Ansprüchen in Ver
bindung mit der nachfolgenden Beschreibung der Äusführungsbeispie le zeigenden Zeichnungen,
die von den Einzelteilen der verschiebe nen, den Fertigungsinaschinen individuell
zugeordneten erstüchandhabungssystemen
nur die Transportbahnabschnitte
und die unmittelbar daran anschließenden Teile im Bereich der Fertigungsmaschine
darstellen, und zwar in schematischer Ausführung.
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Fig.1 zeigt einen Transportbahnabschnitt, dessen Rücktransportstrecke
unter der Hintransportstrecke angeordnet ist, Fig.2 einen Transportbahnabschnitt
mit nebeneinander angeordneten Hin- und Rücktransportstrecken, an dem Zubringertransportbahnen
vorgesehen sind,die das Werkstück oder deren Träger auf den Tisch der Maschine absetzen
und von dort wieder zur Rückführung auf den Transportbahnabschnitt abholen, und
Fig.3 eine integrierte Fertigungslinie bestehend aus drei Transportbahnabschnitten
ohne abzweigende Zubringertransportbahnen analog Fig.1 und einem Transportbahnabschnitt
nach Fig.2, alle mit nebeneinander angeordneten Hin- und Rücktransportstrecken.
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Der Transportbahnabscnnitt 1 (Fig.1) besitzt eine Transportbahnstrecke
ii für den in Fertigungsrichtung verlaufenden Hintransport (siehe Pfeil P1) und
eine Transportbahnstrecke 12 für den R;ucktransport (siehe Pfeil P2). Bei 13 ist
ein Werkstück oder Werkstückträger schematisch angedeutet. In dem gezeichneten Beispiel
ist angenommen, daß beide 'l'rank ortbalmstreeken mit Gleisen versehen sind. Beide
Enden der Transportbahnstrecken sind
mit auaklappbaren Schienenstücken
14 versehen, die beim Ausklappen den Weg für ein heb- und senkbares Schienenstück
15 freigeben, das in die von den Schienenstücken 14 freigegebenen Gleisabschnitte
der Enden der oberen und unteren Transportbahnstrecken einfahren kann. Sie heb-
und senkbaren Schienenstücke 15 repräsentiren Übergabe-Einrichtungen, die als selbständige
Zusatz-Aggregate je nach Bedarf eingesetzt werden können. Ein den Anfang der fertigungslinis
bildender Transportbahnabschnitt 1 benötigt nur das in der Zeichnung rechts dargestellte,
durch das Schienens stück 15 symbolisierte Zusatzaggregat, während das links dargestell
te nur dann erforderlich ist, wenn der Transportbahnabschnitt das Ende der Fertigungslinie
bildet. Die Äusklappbarkeit der Schienen stücke 14 repräsentiert die konstruktive
Vorbereitung des Transportbahnabschnittes für den nachträglichen Einbau der Übergabe-Einrichtungen.
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An beiden Enden weist der Transportbahnabschnitt nach Fig.1 Abschlußstücke
16 auf gegen die sich die Abschlußstücke des vor-oder nachgeordneten Transportbahnabschnittes
anlegen. Kuplungsglieder gleicher konstruktiver Ausbildung, die durch die Kreise
17 angedeutet sind, dienen zur Verbindung der Abschlußstücke 16.
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In Fig.2 ist die bereits oben beschriebene Sonderausführung einer
mit 2 bezeichneten Transportbahnabschnittes dargestellt. Er unterscheidet sich von
der Ausführung nach Fig.1 in doppelter Hinsich. Zunächst sind die Transportstrecken
für Hin- und cktransport
21 und 22 statt übereinander nebeneinander
angeordnet, und nicht dargestellte Übergabe-Einrichtungen sorgen für den Transport
von einer zur anderen Transportbahnstrecke 21 und 22. Außerdem zweigen Zubringertransportbahnen
23 und 25 von der Hintransportstrecke 21 ab, von denen die mit 23 bezeichnete das
Wrkstück gegebenenfalls mit seinem Träger dem Tisch der Werkzeugmaschine zu; führt
und die mit 25 bezeichnete das Bordergut auf die Hintransportstrecke zurückbringt.
Die Zubringertransportbahnen 23 und 25 können auch durch Greifer oder gleichwertige
Überführungsmittel ersetzt werden, die das Werkstück ohne oder mit seinem Träger
den Weg von der Hintransportstrecke zum Werkzeugmaschinentisch und zurück zurücklegen
lassen. Da die Greifer bzw. Überführungsmittel und die Zubringertransportbahnen
zueinander äquivalente Funktionselemente sind, ist ihre Darstellung in den Zeichnungen
als überflüßig fortgelassen worden.
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Die beschriebene Sonderausführung nach Fig.2 bedient einen Bearbeitungsgang,
bei dem das Werkstück einem Spanntisch zugeleitet u wird und von allen vier Seiten
bearbeitet werden kann. Falls nötig, kann bei 24 noch eine Transportbahn zur Verbindung
der beiden Zubringertransportbahnen vorgesehen werden.
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In Fig.3 ist eine Fertigungslinie mit 4 Fertigungseinheiten darge
stellt, die einen Transportbahnabschnitt nach Fig.2 enthält analog Fig.1 keinen
angebauten Tisch besitzen, jedoch nebeneinander ange ordnete Hin- und Rücktransportstrecken
aufweisen. Die Reihenfolge der vier aneinandergereihten Pertigungseinheiten ist
mit a,b,c
und d bezeichnet. Ms ist ohne weiteres möglich auch eine
Reihenfolge a,d,c,b oder a,c,d,b zu wählen, ferner zwischen die einzelnen Transportbahnabschnitte,
die hier wegen der von Fig.1 abweichenden Konstruktion mit 1' bezeichnet sind, noch
andere gleicher Bauart die mit 2 bezeichneten einzufügen, wobei auch die Fertigtmgskette
nach Bedarf verlängert oder verkürzt werden kann.
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Schließlich kann die Fertigung auch so disponiert werden, daß das
Werkstück 13 auf einem in Position a aufgestellten Transportbahnabschnitt 11 bearbeitet
wird, dann zum Transportbahnabschnitt in Position d ohne Aufenthalt durchläuft,
durch die am Ende dieses Transportbahnabschnittes installierte Übergabe-Einrichtung
auf die Rücktransportstrecke überführt und am Anfang des Transportbahnabschnittes
b wieder auf die Hintransportstrecke zurückgebracht wird, worauf der Bearbeitungsgang
in Position b nachgeholt wird und das Werkstück später den Transportbahnabschnitt
in Position'd ohne Aufenthalt passiert. Auf diese Weise kann die Aufeinanderfolge
von Arbeitsgängen vertauscht werden.
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Da es sich hier um eine Fertigungslinie handelt, die nicht nach einem
bestimmten Takt arbeitet, muss jede aus dem Werkstück 13 gegebenenfalls einschließlich
seinem Träger bestehende Transport guteinheit selbständig angetrieben werden, da
sie, wenn ein Stau entsteht, auch in der Lage sein muss, ihre Fortbewegung in Förder
richtung mindestens auf der Hintransportstrecke zu unterbrechen.
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Die Antriebseinrichtungen können aus in den Tranu porta trecken und
den Zubringerbahnen vorgesehenen Röllchenbahne oder Transportketten bestehen, die
die Tiansportguteinheit mittels Klauen erfassen,
die sich beim
Abstoppen der Einheit öffnen. Als Eigenantriebfür d den Werkstückträger kommen Motoren,
insbesondere Elektromotoren oder Linearmotoren in Betracht.