| 1. | RaumportalBewegungsautomat, insbesondere zum Transportieren von Werkstücken bzw. Autopreß teilen aus einer Fertigungsstation bzw. einer Großteilstufenpresse in Verpak kungs, Transport bzw. Lagereinheiten, insbesondere Paletten, bzw. aus einer Lagereinheit in eine Fertigungsstation bzw. eine Presse, a) mit einer ersten, durch eine erste Antriebseinrichtung (110) angetriebenen Haupt¬ achse (X), b) mit einer zweiten durch eine zweite Antriebseinrichtung (120) angetriebenen Haupt¬ achse (Y), die quer zu der ersten Hauptachse (X) verläuft, c) mit einer durch eine dritte Antriebseinrichtung (130) angetriebenen Hauptachse (Z), die in etwa senkrecht zu der von den Hauptachsen (X, Y) aufgespannten Ebene verläuft, und d) mit einer an den drei Hauptachsen (X, Y, Z) angebrachten und mittels dieser beweg¬ baren Greifeinrichtung (150), dadurch gekennzeichnet, daß e) die drei Antriebseinrichtungen jeweils einen Riemenantrieb (110, 120, 130) auf¬ weisen. |
| 2. | RaumportalBewegungsautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) daß eine erste Motoreinrichtung (111), eine erste Getriebeeinrichtung (112) und eine erste Riemenscheibeneinrichtung (113) eines ersten Riemenantriebs (110) der ersten Antriebseinrichtung ortsfest an einem Gestell (140) angeordnet sind und über eine erste Riemeneinrichtung (114) einen Transportschlitten (160) entlang der ersten TransportHauptachse (X) hin und herbewegt, und b) daß eine zweite Motoreinrichtung (121), eine zweite Getriebeeinrichtung (122) und eine zweite Riemenscheibeneinrichtung (123) eines zweiten Riemenantriebs (120) der zweiten Antriebseinrichtung am Transportschlitten (160) festgelegt sind und über eine zweite Riemeneinrichtung (124) einen Hubschlitten (170) entlang der zweiten Trans¬ portHauptachse (Y) hin und herbewegt, und c) daß eine dritte Motoreinrichtung (131), eine dritte Getriebeeinrichtung (132) und eine dritte Riemenscheibeneinrichtung (133) eines dritten Riemenantriebs (130) der dritten Antriebseinrichtung am Transportschlitten (160) festgelegt sind und über eine dritte Riemeneinrichtung (134) den Hubschlitten (170) entlang der HubHauptachse (Z) hin und herbewegt. |
| 3. | RaumportalBewegungsautomat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der RaumportalBewegungsautomat eine elektrische bzw. elektronische Steuereinrichtung zum Steuern der einzelnen Hauptachsen und der Greifeinrichtung bzw. Greifernebenachsen aufweist. |
| 4. | Raumportal Bewegungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der RaumportalBewegungsautomat entlang seiner Hauptachsen Schienen (180) bzw. Sensoren, die mit Kontakten bzw. Sensoren auf dem Hubschlitten (170) und auf dem Transportschlitten (160) zusammenwirken, aufweist, um so mittels der Steuer¬ einrichtung Schutzräume des RaumportalBewegungsautomaten festzulegen. |
| 5. | RaumportalBewegungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubschlitten (170) mittels des dritten Riemenantriebs (130) in einem Hubschlittenträger (170a) teleskopartig ausfahrbar ist. |
| 6. | RaumportalBewegungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Hubschlitten 170 eine Trag und Greifeinrichtung befindet, die ebenfalls mit dynamischen Dreh und Schwenkachsen positioniert bzw. verstellt werden kann. |
| 7. | Transportanordnung, insbesondere zum Transportieren von Werkstücken bzw. Autopreßteilen aus einer Fertigungsstation bzw. Saugertransferpresse in Verpackungs, Transport bzw. Lagereinheiten, insbesondere Paletten, mit einem ÜbergabeBewegungs¬ automaten (10), der Werkstücke bzw. Autopreßteile von einer Übernahmeposition bzw. Aufnahmeposition (12) aufnimmt und zu mindestens einer Übergabeposition (14) trans¬ portiert, wobei jeder Übergabeposition (14) ein TransportBewegungsautomat (31a, 31b) zugeordnet ist, der ein Stück bzw. Teil von der Übergabeposition aufnimmt und zu minde¬ stens einer Ablageposition (32a, 32b) transportiert. |
| 8. | Transportanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Transport¬ anordnung mindestens zwei Übergabepositionen (14) aufweist und der ÜbergabeBewegungs¬ automat (10) bei jedem Transport eines Teiles von der Übernahmeposition (12) zu einer der Übergabepositionen (14) sich zyklisch wiederholend eine andere Übergabeposition (14) anfährt. |
| 9. | Transportanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (30a, 30b) des bzw. der TransportBewegungsautomaten (31a, 31b) jeweils so bemessen ist, daß er mindestens zwei getrennte Lagereinheiten (34a, 34b) umfaßt, die jeweils mindestens eine Lagerposition (32a, 32b) aufweisen. |
| 10. | Transportanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Übernahmeposition (12) und der oder den Übergabepositionen (14) gleich oder etwas kleiner ist als die Hälfte der maximalen Transportgeschwindigkeit des ÜbergabeBewegungsautomaten, geteilt durch die pro Zeiteinheit von der Übernahmeposition (12) abzutransportierenden Stücke bzw. Teile. |
| 11. | Transportanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der ÜbergabeBewegungsautomat synchron mit der von einer Vorrichtung pro Zeitein¬ heit an der Übernahmeposition (12) angelieferten Stücke bzw. Teile elektrisch gesteuert wird. |
| 12. | Transportanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die TransportBewegungsautomaten jeweils autark gesteuert werden, so daß sie synchron mit der Anlieferung der Stücke bzw. Teile an der Übergabeposition die Teile zu ihrer Lagerposition abtransportieren. |
| 13. | Transportanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabepositionen und die Arbeitsräume der jeweils zugeordneten Transport Bewegungsautomaten sowie die jeweiligen Lagereinheiten nebeneinander und/oder über einanderliegen, wobei von den TransportBewegungsautomaten während sich zeitlich überschneidender Transportvorgänge jeweils nicht direkt nebeneinander bzw. direkt überein anderliegende Lagereinheiten angefahren werden. |
| 14. | Transportanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der TransportBewegungsautomat drei hochdynamischen Hauptachsen aufweist, die vorteilhaft durch Riemenantriebe angetrieben werden. |
| 15. | Transportanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der ÜbergabeBewegungsautomat hochdynamische Achsen aufweist, die vorteilhaft mit Riemen angetrieben werden. |
| 16. | Transportanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der TransportBewegungsautomat ein RaumportalBewegungsautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ist. |
| 17. | Transportanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit zum Steuern der Transportanordnung folgendes aufweist: a) eine Synchronisationseinrichtung zur Synchronisierung der Transportanordnung mit einer mechanischen Einrichtung, insbesondere einer Presse, von der die Transport¬ anordnung Werkstücke bzw. Autopreßteile aufnimmt, b) mit einer von der Synchronisationseinrichtung gesteuerten Positioniersteuerung, die den ÜbergabeBewegungsautomaten steuert, c) mit einer integrierten Robotersteuerung bzw. geeignete Geräte zur Steuerung eines TransportBewegungsautomaten pro TransportBewegungsautomat, und d) insbesondere mit einer Visualisierungseinrichtung, die mit mindestens einem Bedien¬ pult verbunden ist, e) wobei die Synchronisationseinrichtung, die Positioniersteuerung, die integrierte Robotersteuerung bzw. die Steuerungen für jeden TransportBewegungsautomaten und die Visualisierungseinrichtung jeweils voneinander getrennt von einer speicher¬ programmierbaren Steuerung gesteuert werden und Signale an diese abgeben oder die Zusammenfassung dieser Funktionen in einem Rechner, wie PersonalComputer oder MicrocomputerSystem erfolgt. |
| 18. | Transportanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Syn¬ chronisationseinrichtung eine Steuerung oder Baustein oder ein Verbund von Steuerungen bzw. Bausteinen umfaßt, die es ermöglichen, abhängig von Winkelstellungen untergeordnete Achsen zu positionieren. |
| 19. | Transportanordnung nach Anspruch 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden TransportBewegungsautomaten oder jedem einem TransportBewegungsautomaten zu¬ geordneten Abschnitt bzw. zugeordneter Seite eine eigene bzw. getrennte Steuereinheit nach Anspruch 17 oder 18 vorgesehen ist. |
| 20. | Transportanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einem der Ansprüche 7 bis 19 ausgebildet ist, wobei die Stücke bzw. Teile entgegen der in den Ansprüchen 7 bis 19 beschriebenen Richtung von der Lagerposition bzw. den Lagerpositionen über die Übergabeposition(en) zu der Übernahme¬ position transportiert werden. |
| 21. | Verarbeitungsanordnung, insbesondere zum Verarbeiten von Werkstücken bzw. Autopreßteilen mittels einer Verarbeitungsmaschine, wie einer Presse oder Schweißmaschi¬ ne, wobei vor und hinter einer Verarbeitungsmaschine jeweils mindestens ein Raumportal Bewegungsautomat gemäß Anspruch 1 bis 6 oder eine Transportanordnung gemäß Anspruch 7 bis 20 angeordnet ist, die jeweils die Verarbeitungsmaschine mit Teilen versorgen bzw. entsorgen. |
| 22. | Verarbeitungsanordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die RaumportalBewegungsautomaten gemäß Anspruch 1 bis 6 bzw. die TransportBewegungs¬ automaten gemäß Anspruch 7 bis 20 nebeneinander und/oder übereinander angeordnet die Produktionsmaschine mit Teilen versorgen bzw. entsorgen. |
| 23. | Verfahren zum Transportieren von Werkstücken bzw. Teilen, insbesondere zum Abtransportieren von Autopreßteilen aus einer Saugertransferpresse in Paletten, dadurch gekennzeichnet, daß a) ein erstes Stück bzw. Teil mittels eines ÜbergabeBewegungsautomaten von einer Übernahme bzw. Aufnahmeposition aufgenommen wird und zu einer ersten Über¬ gabeposition verbracht wird, wobei danach der ÜbergabeBewegungsautomat in die Übernahmeposition zurückkehrt, b) das erste Stück bzw. Teil von der ersten Übergabeposition mittels eines ersten Trans¬ portBewegungsautomaten aufgenommen und in eine erste Lagerposition transportiert wird, wobei währenddessen der ÜbergabeBewegungsautomat ein zweites Stück bzw. Teil von der Übernahmeposition aufnimmt und zu einer zweiten Übergabeposition transportiert, wo sich ein zweiter TransportBewegungsautomat in einer Position zum Aufnehmen des zweiten Stücks bzw. Teils befindet, wobei danach der Übergabe Bewegungsautomat in die Übernahmeposition zurückkehrt, c) das zweite Stück bzw. Teil mittels des zweiten TransportBewegungsautomaten von der zweiten Übergabeposition aufgenommen und in eine zweite Lagerposition ver¬ bracht wird, wobei währenddessen der ÜbergabeBewegungsautomat ein drittes Teil von der Übernahmeposition aufnimmt und zu der ersten Übergabeposition trans¬ portiert, wo sich der erste TransportBewegungsautomat in der ersten Übergabeposi¬ tion zum Aufnehmen des dritten Teiles befindet bzw. zwischenzeitlich in diese Position zurückgekehrt ist. |
| 24. | Verfahren zum Austausch von Werkzeugen eines Bewegungsautomaten, insbesondere eines Bewegungsautomaten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die auszuwechselnden Werkzeuge des Bewegungsautomaten mit Hilfe von diesem oder einem anderen Bewegungsautomaten in eine Lagereinheit verbracht und Werk¬ zeuge aus einer Lagereinheit heraustransportiert werden, und wonach der Werkzeugwechsel insbesondere den Zu und Abtransport der produktionsbedingten und der werkzeug¬ wechselbedingten Lagereinheiten umfaßt. |
| 25. | Verfahren zum Austausch von Schablonen bzw. Werkzeugen des ÜbergabeBewe¬ gungsautomaten nach Anspruch 7 bis 20, wonach der bzw. die TransportBewegungs automat(en) nach Anspruch 7 bis 20 die auszuwechselnden Schablonen in eine Lagereinheit verbringt bzw. verbringen und neue Schablonen von einer Lagereinheit zu dem Übergabe Bewegungsautomaten transportiert bzw. transportieren. |
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen universellen Raumportal-Bewegungsautomaten, seine An¬ ordnungen und sein Verfahren zum Transportieren und Stapeln von Werkstücken bzw. Teilen, insbesondere zum Transportieren in eine Fertigungsstation (Großteilstufenpresse) oder aus einer Fertigungsstation (Großteilstufenpresse).
Großteilstufenpressen werden zur Herstellung von Karosserieteilen, wie z.B. Türen, Dächern usw. in der Autoindustrie verwendet. Derartige Karosserieteile bzw. Werkstücke können nicht durch Einfach-Pressen hergestellt werden, sondern müssen mit einzelnen Werkzeugen nacheinander bearbeitet werden. Zur wirtschaftlichen Fertigung des Blechteils bzw. Werk¬ stücks werden die erforderlichen Einzeloperationen in einer Presse, der sog. Stufen- oder Transferpresse zusammengefaßt. Die Anzahl der Werkzeuge entspricht der Anzahl der Pressenstufen, die zur Herstellung z.B. eines Seitenteils erforderlich sind. Um die Werk¬ stücke von einer Arbeitsstation zur nächsten weiterzutransportieren, werden z.B. Schwenkarmroboter verwendet. Bei der Schwenkbewegung der Schwenkarmroboter treten jedoch aufgrund des nicht unerheblichen Gewichts der Werkstücke hohe Fliehkräfte auf, so daß die Geschwindigkeit reduziert werden muß. Weiter muß die mechanische Größe dieser Schwenkarmroboter relativ groß sein, um die relativ schweren Werkstücke von einer Pressenstation zur nächsten zu befördern. Auf diese Art und Weise werden mit Schwen¬ karmrobotern maximale Transportraten von etwa 6 Teilen pro Minute erzielt.
Eines der wichtigsten Ziele bei der Herstellung von Autopreß teilen ist es jedoch, die Produktivität zu erhöhen, d.h. eine hohe Stückzahl pro Zeiteinheit bzw. eine hohe Stückrate zu erzielen, um die Wirtschaftlichkeit der Herstellung zu erhöhen.
Deshalb wurden anstelle von Schwenkarmrobotern sogenannte Feeder eingesetzt. Hierbei handelt es sich um zweiachsige Bewegungsautomaten, die eine schnelle bzw. hochdyna¬ mische Hauptachse in Transportrichtung der Autopreßteile aufweisen. Diese hochdynamische
Achse wird bei CNC-gesteuerten Feedern über Riemen im Achsbett angetrieben und erreicht eine maximale Geschwindigkeit bis zu 270 Meter pro Minute. Ebenfalls hochdynamisch mit
Riemenantrieb ist die Hubachse zum Abheben und Absenken der Autopreßteile. Während der Herstellung von Autopreßteilen fährt der Feeder immer nur zwei festgelegte Positionen an. Mit derartigen Feedern werden Taktzeiten von ca. 8,5 Teilen pro Minute erreicht.
Typischerweise werden zwei Feeder zwischen zwei Pressenstufen eingesetzt, so daß das Autopreßteil von einem Feeder auf den anderen übergeben werden muß. Für diese Über¬ nahme werden sogenannte Wendestationen bzw. Orientierstationen eingesetzt. Diese nehmen ein Autopreßteil von einem Feeder auf und bringen es in eine für die Übergabe zu dem nächsten Feeder günstigere Position.
Neuerdings werden Großteilstufenpressen mit einer Greiferschienentransporteinrichtung oder mit einer Saugertransfertransporteinrichtung (Saugtransferpressen) ausgerüstet. Mit Hilfe dieser Transporteinrichtung werden die Werkstücke von einer Arbeitsstation zur nächsten weitertransportiert. Die über Kurvengetriebe gesteuerten Längs- und eventuell Quer- und Hubbewegungen der Transporteinrichtung werden vom Hauptantrieb der Großteilstufen¬ presse abgeleitet, sind also mechanisch daran gekoppelt und sind somit mit der Stößelbewe¬ gung synchronisiert.
Durch Stufenpressen mit derartigen Transporteinrichtungen bzw. sogenannten Saugertrans¬ ferpressen können sehr hohe Stückzahlen erreicht werden. Diese liegen z.B. bei Peugeot I und II bei ca. 15,5 Teilen pro Minute. Bei einer Doppelteilproduktion werden somit 31 Teile pro Minute produziert.
Bei einer Saugertransferpresse funktioniert der Transport der Werkstücke genauer folgender¬ maßen. Die Transporteinrichtung besteht aus zwei schienenartigen Einrichtungen, die beidseitig der hintereinander angeordneten Pressen angeordnet sind. Diese schienenartigen Einrichtungen werden durch Traversen verbunden, an denen sich Sauger zum Aufnehmen und Ablegen der Werkstücke befinden. Bei einer Saugertransferpresse wird nun das Teil zwischen den Pressen von einem mechanisch mit der Pressenanordnung gekoppelten, mit Saugertraversen ausgerüstetem Transfer von einer Presse zu einer dazwischenliegenden Universal-Ablage (Roboter mit S-Achsen) transportiert. Danach bewegt sich die Saugertra-
verse wieder zurück, um ein weiteres Werkstück aus der sich in der Zwischenzeit wieder öffnenden Presse zu entnehmen. Zwischenzeitlich bringt die Universal-Ablage das aufge¬ nommene Werkstück in eine für die Übergabe an eine weitere Saugertraverse günstige Position. Diese Saugertraverse nimmt das Werkstück auf, um es einer nachfolgenden Pressenstufe zuzuführen, bevor sich diese wieder schließt.
Wie sich aus den obigen Ausführungen ergibt, handelt es sich bei Stufenpressen in der Autoindustrie um eine mechanisch hochkomplexe und über Schwungräder untereinander verkoppelte Anordnung. Diese Anordnung wirft in fest vorgegebenen Zeitabständen Werk¬ stücke aus. Die pro Zeiteinheit ausgeworfene Stückzahl beträgt derzeit bei Einzelteilfertigung 15,5 Stück pro Minute und bei Doppelteilfertigung 31 Stück pro Minute. Diese Werkstücke müssen nun vom Ausgang der Stufenpresse abtransportiert werden und in Zwischenlager verbracht werden. Kann dies nicht zuverlässig und ausreichend schnell bewerkstelligt werden, so muß die Großteilstufenpresse abgestellt werden. Jede Stillegung einer Großteil¬ stufenpresse führt jedoch zu einem Produktionsausfall und damit zu enormen Kosten.
Um die hergestellten Werkstücke (Autoteile) abzutransportieren, wird herkömmlicherweise ein Förderband verwendet. Dabei entlädt die letzte Saugertraverse das von der letzten Presse bearbeitete Werkstück auf das Förderband. Von diesem Förderband werden die Werkstücke bzw. Teile auf ein ca. 50 Meter langes Transportband transportiert. Um die Teile von dem Transportband zu entladen und zu palettieren, wird bei maximalem Preßhub und bei Doppel¬ teilfertigung, d.h. ca. 31 Teile pro Minute, ein Bedienungspersonal von ca. 6 bis 8 Personen benötigt. Da aufgrund des hohen Kostendrucks in der Automobilindustrie die Großteilstufen¬ pressen typischerweise rund um die Uhr laufen müssen, ist hierfür ein Schichtbetrieb nötig. Weiter kommt es dennoch immer wieder zu Stockungen beim Entladen und Palettieren. Dies führt zu hohen Kosten.
Um diese Kosten zu vermeiden, wurden bei Ford in Belgien anstelle eines Bedienpersonals zum Entladen und Palettieren Schwenkarmroboter eingesetzt. Mit diesen konnte jedoch nicht die gewünschte Stückzahl pro Zeiteinheit erzielt werden, so daß dieser Versuch wieder aufgegeben wurde.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bzw. Anordnung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die den Nachteilen des Standes der Technik Abhilfe verschafft; insbesondere soll es ermöglicht werden, Autopreßteile, die in hoher Stückzahl pro Zeitein¬ heit von einer Großteilstufenpresse ausgegeben werden, von dort aufzunehmen und in Paletten zu verbringen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 6 und 18 gelöst.
Die Unteransprüche sind auf zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Erfindungsgemäß ist gemäß Anspruch 1 ein Raumportal-Bewegungsautomat vorgesehen. Dieser Raumportal-Bewegungsautomat, der auch als Feeder-Raumportal oder Universal- Raumportal bezeichnet werden kann, ist ähnlich dem bereits oben beschriebenen, zwischen den einzelnen Stufen einer Stufenpresse eingesetzten Feedern. Jedoch weist dieses Universal- Raumportal bzw. der Raumportal -Bewegungsautomat drei hochdynamische und sehr schnelle Hauptachsen auf, die vorzugsweise jeweils gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 durch einen Riemenantrieb angetrieben werden. Dadurch ist es möglich, beliebige Positionen im Raum, und nicht nur zwei festgelegten Positionen wie bei den herkömmlichen Feedern, innerhalb des Arbeitsraums des Raumportal-Bewe¬ gungsautomaten sehr schnell anzufahren.
Durch den erfindungsgemäßen Antrieb können z.B. Geschwindigkeiten bis zu 300 m/min entlang einer ersten Transport-Hauptachse (X) bis zu 300 m/min entlang der zweiten Transportachse (Y) und bis zu 200 m/min entlang der Hub-Hauptachse erreicht werden. Die Erfindung stellt somit einen Bewegungsautomaten mit drei hochdynamischen Hauptachsen, mit einer Geschwindigkeit von jeweils über 150 m/min zur Verfügung, der in der Lage ist, Teile über mehrere Meter (typisch 1,5 m bis 8 m) zu transportieren.
Dieser Raumportal-Bewegungsautomat eignet sich somit besonders, um von einer Großteil¬ stufenpresse aufgenommene Teile zu bestimmten Positionen einer Palette schnell zu trans¬ portieren. Auch allgemein eignet sich dieser hochdynamische Raumportal-Bewegungsautomat gemäß Anspruch 1 dazu, Teile von einer beliebigen Position aufzunehmen und äußerst schnell zu einer weiteren beliebigen Position innerhalb des Arbeitsraumes des Raumportal-
Bewegungsautomaten zu transportieren. So ist dieser Raumportal-Bewegungsautomat z.B. auch dafür geeignet, von einer Universal-Ablage bzw. Universal-Übergabe-Robot schwere Teile besonders schnell und gezielt zu entnehmen und zu einer beliebigen Position zu transportieren. Weiter können Teile mittels des Raumportal-Bewegungsautomaten z.B. aus Paletten entnommen werden und einer weiteren Verarbeitungsvorrichtung, z.B. einer Presse, zugeführt werden.
Vorteilhaft weisen die Riemenantriebe jeweils eine oder zwei Motoreinrichtungen, z.B. mit Lagegeber und Bremse, sowie eine oder zwei Getriebeeinrichtungen und eine Riemen¬ scheibeneinrichtung auf, wobei diese Teile zumindest einer Antriebseinrichtung vorzugsweise ortsfest mit dem Gestell verbunden sind. Dadurch wird vermieden, daß schwere Getriebe oder Motoreinrichtungen mitbewegt werden müssen, was wiederum die maximal erreichbare Geschwindigkeit des erfindungsgemäßen Raumportal-Bewegungsautomaten bzw. Universal- Raumportal erhöht. Vorzugsweise sind zwei Antriebseinrichtungen für die horizontale und die vertikale Bewegung des Hubschlittens in dem Transportschlitten und nicht in dem Hub¬ schlitten angeordnet, um somit den Hubschlitten leichter zu gestalten. Dies erlaubt eine schnelle Auf- und Abbewegung des Hubschlittens. Es können aber auch alle drei Haupt¬ achsenmotoren ortsfest auf dem Gestell angeordnet werden. Sie wirken dann über Antriebs¬ stränge und Antriebsriemen auf den Transportschlitten (bzw. die Brücke) und auf den Hubschlitten (bzw. Laufkatze und Hubbalken). Auf diese Art und Weise könnte das Gewicht des zu bewegenden Transportschlittens noch weiter verringert werden.
Der Raumportal-Bewegungsautomat wird vorteilhaft durch eine elektrische Steuereinrichtung gesteuert. Diese steuert die Bewegung der Hauptachsen und der Greifeinrichtung. Die Greifeinrichtung kann starr sein, einen Tragarm mit einer Saugerspinne aufweisen. Sie kann jedoch auch z.B. um eine Achse, die parallel zur Hubachse verläuft, drehbar sein. Auch sind sonstige übliche Greiferausführungen mit einer oder mehreren translatorischen oder rotatori- schen Achsen denkbar. Die Achsen der Greifeinrichtung stellen die Nebenachsen des Raumportal-Bewegungsautomaten dar.
Vorteilhaft sind entlang der Hauptachsen Kollisionsüberwachungsschienen vorgesehen. Diese wirken mit Sensoren und erlauben je nach Länge und Anordnung der Kolisionsüberwa- chungsschienen mit den Sensoren bzw. (Kontakten) eine Hardware-Überwachung bestimmer
Bereiche des Raumportal-Bewegungsautomaten. Diese Hardware-Überwachung wird mit Schützen und Relais aufgebaut und verhindert bei Ausfall oder Nichtansprechen der Steue¬ rungseinheiten des Raumportal-Bewegungsautomaten gefährliche Kollisionszustände. Zur Erklärung zwei Beispiele: Ein Raumportal-Bewegungsautomat ist zur Beladung einer Presse mit Teilen aus Platten angeordnet. Die Kollisionsüberwachungsschiene ist entlang der Hauptachse, in Richtung zur Presse, so angeordnet und mit Sensor, Schützen (Kontakten und Relais) so geschaltet, daß, solange sich der Greiferarm in der Presse befindet, die Presse nicht einrückt bzw. nicht startet oder schließt.
Im zweiten Beispiel sind zwei Raumportal-Bewegungsautomaten übereinander angeordnet, beide jedoch haben einen gemeinsamen Teilaufnahmeraum. Durch diesen gemeinsamen Teilaufnahmeraum können die Hubvorrichtungen bzw. Greifereinrichtung kollidieren. Mit Kollisionsüberwachsungsschienen, Sensoren und Hardware-Schaltungen mit Schützen (Kontakten und Relais) wird um jeden Teilaufnahmeraum der Raumportal-Bewegungs¬ automaten ein Kollisionsraum aufgebaut.
Mit Schützschaltungen (Kontakten und Relais) werden die Kollisionsräume so überwacht, daß sich immer nur ein Raumportal-Bewegungsautomat im Kollisionsraum aufhalten kann. Sollte die Steuerungseinheit ausfallen bzw. eine Fehlfunktion besitzen, sollen mit Kollisions- überwachungsschienen, Sensoren und deren Hardware-Schaltungen gefährliche Anlagen- zustände vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch die Transportanordnung gemäß An¬ spruch 6 gelöst. Diese Transportanordnung weist einen Übergabe-Bewegungsautomaten (bzw. Universal-Übergabe- Robot) und einen oder mehrere Transport-Bewegungsautomaten auf. Der Übergabe-Bewegungsautomat ist dazu da, den Teiletransport von der Stufenpresse zu den Paletten oder einer beliebigen anderen Lagereinrichtung mechanisch von der Gro߬ teilstufenpresse zu entkoppeln. Dazu wird der Übergabe-Bewegungsautomat elektrisch synchron mit der Großteilstufenpresse gesteuert. Dadurch wird es prinzipiell ermöglicht, die erfindungsgemäße Transportanordnung an die Großteilstufenpresse anzukoppeln bzw. in einer beliebigen Entfernung von der Presse in Echtzeit zu testen, ohne diese stillzulegen, was bei einer mechanischen Kopplung notwendig wäre. Vorteilhaft ist die Transportanord¬ nung deshalb möglichst modular und leicht beweglich bzw. transportabel aufgebaut, um eine
getestete Transportanordnung problemlos und schnell z.B. an eine Presse zum Entnehmen von Teilen ankoppeln zu können. Denn eine Stillegung auch nur von einer Stunde führt zu einem enormen Produktionsausfall und somit sehr hohen Kosten.
Weiter ist der Übergabe-Bewegungsautomat bzw. Universal-Übergabe-Robot dazu da, die von der Großteilstufenpresse oder einer beliebigen andere Vorrichtung ausgegebenen Teile, die in einer beliebigen Position vorliegen können, zu übernehmen und in eine für den Weitertransport günstige Übergabeposition zu verbringen. Als Übergabe-Bewegungsautomat kann z.B. ein Bewegungsautomat verwendet werden, der dem bereits in der Einleitung beschriebenen Universal-Ablage von der Funktion ähnlich ist. Ein Übergabe-Bewe¬ gungsautomat könnte z.B. drei translatorische Achsen aufweisen. Hierbei sind vorzugsweise alle drei Hauptachsen hochdynamisch uns sehr schnell. Dabei sind die Hauptachsen des Übergabe-Bewegungsautomaten: die Achse in Transportrichtung, die Achse quer zur Transportrichtung und die Hubachse. Um einen schnellen Bewegungsablauf zu ermöglichen, fährt deshalb der Bewegungsautomat nach einem universellen Programm einen vorgegebenen Bewegungsablauf zwischen der Aufnahmeposition, nachfolgend auch Übernahmeposition genannt, und den Übergabeposition ab.
Vorteilhaft wäre es, auch diese Achsen mit Riemenantrieben, Getriebe, Servomotoren und lagegeregelten Steuerungseinheiten hochdynamisch zu positionieren, damit maximale Geschwindigkeiten bis zu 250 m/min erreicht werden. Ebenso kann der Übergabe-Bewe¬ gungsautomat (Universal-Übergabe-Robot) hochdynamische Nebenachsen zur Teilepositio¬ nierung aufweisen.
Die Steuerung der Übergabe-Bewegungsautomaten geschieht synchron zum Transfer der Groß raumpresse. Möglich wäre ein elektrisch zur Presse gekoppeltes elektronisches Nocken¬ schaltwerk. Elektrisch gekoppelt wird der elektronische Lagegeber des Transfers der Presse. Damit stehen dem elektrischen Nockenschaltwerk die aktuellen Istpositionen bzw. Winkelpo¬ sitionen des Transfers zur Verfügung. Das elektronische Nockenschaltwerk gibt je nach Nockenprogramm, Nockensignale (Log. " 1-Signale) an den programmierten Positionen des 360°-Kreises bzw. der 360° -Transportkurve des Transfers aus (die Transferkurve ist in 360° unterteilt). Mit diesen Nockensignalen können die Positionierachsen gesteuert werden, d.h.
ein Nockensignal startet einen Positioniervorgang einer dynamischen Achse des Übergabe- Bewegungsautomaten.
Vorteilhaft liegen die Aufnahmeposition und die Übergabeposition möglichst weit ausein¬ ander, aber nur so weit, daß dem Übergabe-Bewegungsautomaten ausreichend Zeit bleibt, die Teile zwischen den Positionen zu befördern, und zwar innerhalb der durch den Produk¬ tionstakt vorgegebenen Zeit. Dadurch wird der von dem Übergabe-Bewegungsautomaten zurückzulegende Transportweg möglichst gering gehalten. Dies erlaubt es, eine ausreichend hohe Transportrate von der Aufnahmeposition zu erzielen.
Selbstverständlich liegen die Übernahmeposition und die Übergabeposition jeweils aus¬ reichend weit auseinander, so daß keine Behinderung beim Transport der Teile von der Presse zum Übergabe-Bewegungsautomaten (Universal-Übergabe-Robot) und vom Übergabe- Bewegungsautomaten zum Transport-Bewegungsautomaten auftreten.
Der Übergabe-Bewegungsautomat bringt weiterhin den Vorteil mit sich, daß das entnomme¬ ne Teil an einer fest vorgegebenen Position dem Transport-Bewegungsautomat übergeben werden kann. Würde z.B. das Teil von dem Transport-Bewegungsautomaten von einem Transportband entnommen werden, so wäre die Übergabeposition nicht festgelegt, sondern könnte von Mal zu Mal variieren. Um eine solche Variation auszugleichen, wäre möglicher¬ weise ein höherer Steuerungsaufwand notwendig, z.B. Teilerfassung mit Videosensoren, um dennoch das Teil sicher durch den Transport-Bewegungsautomaten zu ergreifen. Eine aufwendigere Steuerung führt jedoch wiederum zu einem verlangsamten Transport der Teile durch den Transport-Bewegungsautomaten.
Vorteilhaft können mehrere Übergabepositionen z.B. übereinander oder nebeneinander angeordnet werden.
Die Verwendung mehrerer Übergabepositionen ermöglicht es weiterhin, große Transport¬ strecken zurückzulegen bzw. eine hohe Stückzahl pro Zeiteinheit abzutransportieren. Während der Übergabe-Bewegungsautomat jedes Teil in der von der Großteilstufenpresse vorgegebenen Taktfrequenz aufnimmt und an die Übergabepositionen verteilt, verbleibt für die Hin- und Herbewegung des Transport-Bewegungsautomaten eine Zeit, die um die Anzahl
der Übergabepositionen länger ist, als die Zeit, die der Übergabe-Bewegungsautomat hat, um zwischen der Übernahme- und Übergabeposition, auch Aufnahme- und Abgabeposition, hin- und herzufahren.
Auf diese Art und Weise und aufgrund der hochdynamischen Achsen des Übergabe-Bewe¬ gungsautomaten und des Transport-Bewegungsautomaten wird es ermöglicht, den Arbeits¬ raum des Transport-Bewegungsautomaten möglichst groß zu gestalten. Dies ist vorteilhaft, da mindestens zwei Lagereinheiten, vorteilhafte jedoch mehr, durch den Transport-Bewe¬ gungsautomaten erreichbar sein sollten. Denn während eine volle Lagereinheit bzw. Palette abtransportiert wird, ist vorzugsweise eine noch füllbare Palette von dem Transport-Bewe¬ gungsautomaten erreichbar.
Auf die oben beschriebene Weise kann somit eine hohe Stückzahl pro Zeiteinheit von einer bestimmten Position zu beliebigen Positionen transportiert werden. So ist es z.B. beim Einsatz von zwei Übergabepositionen möglich, 31 Teile pro Minute mittels der erfindungs¬ gemäßen Transportanordnung von dem Ausgang einer Saugertransferpresse in Paletten zu befördern.
Eine bevorzugte Steuerungsanordnung, z.B. mit Siemenssteuerungen, wäre eine zentrale speicherprogrammierbare Steuerung. In diese zentrale Steuerung, z.B. SS-155U, können für den Übergabe-Bewegungsautomaten (Universal-Übergabe-Robot) und die Transport-Bewe¬ gungsautomaten integrierte, für jeden Bewegungsautomaten eigene Steuerungseinheiten modular integriert werden. Zum Beispiel für den Übernahme-Bewegungsautomaten ein elektronisches Nockenschaltwerk WF715 oder ein elektronisches Nockenschaltwerk als Baustein in der zentralen speicherprogrammierbaren Steuerung, als Lageregler und Positio¬ niersteuerung eine WF 726/723, für den Transport-Bewegungsautomaten wären die Steue¬ rung RCM1F oder WF 726/723 denkbar, je nach Möglichkeit der Transport-Bewe¬ gungsautomaten. Diese Steuerungsanordnung ist die günstigste Lösung, da alle zur Lösung der Transportaufgabe in Module aufgeteilten Aufgaben in einer zentralen speicherprogram¬ mierbaren Steuerung zusammengefaßt werden können. Es sind jedoch beliebige andere Steuerungsanordnungen, z.B. mit Industrie-Personal-Computer, mit Industrie-Microcompu¬ ter, mit anderen speicherprogrammierbaren Steuerungen, Steuert gseinheiten, Rechnern usw. , realisierbar. Vorzugsweise kann die Steuerung der einzelnen Transport-Bewegungs-
automen, für die auch die oben beschriebenen Raumportal-Bewegungsautomaten verwendet werden können, für jeden Transport-Bewegungsautomaten autark erfolgen.
Der Transport-Bewegungsautomat kann eine in beliebige Richtungen bewegliche Greifein¬ richtung aufweisen. Diese Greifeinrichtung kann jedoch auch starr sein und z.B. einen Arm mit einer Saugerspinne aufweisen. Dieser Saugerspinne wird durch den Übergabe-Bewe¬ gungsautomaten das Teil in einer für die Ablage in der Palette günstigen Position übergeben. Eine bewegliche Greifeinrichtung des Transport-Bewegungsautomaten könnte aber je nach Wunsch z.B. das zu transportierende Teil flach in einer Palette ablegen oder auch hochkant.
Vorzugsweise werden die hochdynamischen Hauptachsen des bzw. der Transport-Bewe¬ gungsautomaten durch Riemenantriebe angetrieben.
Wie bereits oben erwähnt, kann es sich bei dem Transport-Bewegungsautomaten um den oben beschriebenen hochdynamischen Raumportal-Bewegungsautomaten bzw. um das Universal-Raumportal handeln. Dieser Bewegungsautomat erlaubt aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit einen schnellen Abtransport der von einer Saugertransferpresse gelieferten Teile. Alternativ sind auch andere ausreichend schnelle Transport-Bewegungsautomaten denkbar. Zum Beispiel könnte ein Industrierobotor mit vertikalem Knickarm und Portal- Verfahrachse verwendet werden, dessen Portal- Verfahrachse in etwa von der Übergabeposi¬ tion zu den Paletteneinheiten reicht.
Setzt man z.B. die erfindungsgemäßen Raumportal-Bewegungsautomaten als Transport- Bewegungsautomaten ein und ordnet sie übereinander an, so ist darauf zu achten, daß keine Kollisionen auftreten. Um dies zu vermeiden, sollten von zwei übereinander angeordneten Transport-Bewegungsautomaten nicht gleichzeitig übereinander angeordnete Lagereinheiten bzw. Paletten angefahren werden. Auf diese Weise läßt sich eine Kollision, insbesondere der Hubschlitten des Raumportal-Bewegungsautomaten vermeiden. Eine Kollision ist auch dadurch leicht vermeidbar, daß bei z.B. nur zwei Übergabepositionen immer nur ein Transport-Bewegungsautomat in der Nähe der Übergabeposition ist, während der andere gerade ein Teil in einer Palette lagert. Durch diese gegenphasige Bewegung wird somit weiterhin eine Kollision möglichst vermieden.
Erfindungsgemäß ist die Steuerung der Transportanordnung möglichst modular aufgebaut. Dies erlaubt es, auf gängige integrierbare Standardbaugruppen und Standardbausteine zurückzugreifen. Weiter wird die Wartung vereinfacht und eine spätere Erweiterung erleich¬ tert. Zur Inbetriebnahme ist es möglich, einzelne Teile getrennt zu testen.
Die Steuerung enthält eine Synchronisierungseinrichtung, um die Transportanordnung mit vor- und nachlaufenden Maschinen bzw. Einrichtungen zu synchronisieren. Vorzugsweise erleichtern eine oder mehrere Bedienpulte, gekoppelt mit einer Visualisierungseinrichtung, die wiederum mit der Steuerung im Datenverbund ist (Software und Hardware), die Bedie¬ nung. Arbeitet die Transportanordnung mit einer Presse zusammen, so ist die Synchronisa¬ tionseinrichtung vorteilhaft mit einem Nockenschaltwerk ausgerüstet. Dieses verarbeitet mittels einem an der zentralen Welle des Transfers der Presse angeordneten Encoders die aktuelle Rotations- bzw. Winkelstellung der Welle und damit der aktuellen Istposition des Pressentransfers.
Die Transportanordnung kann selbstverständlich auch in umgekehrter Richtung betrieben werden. Dies bedeutet, daß Teile von mindestens einer Lagerposition mittels eines bzw. mehrerer Transport-Bewegungsautomaten zu einer bzw. mehreren Übergabepositionen transportiert werden. Dort kann dann das Teil von dem Übergabe-Bewegungsautomaten aufgenommen und zu der Übernahmeposition geführt werden, die nun eine Abgabeposition darstellt, oder ohne Übergabe-Bewegungsautomat direkt von dem oder den Transport- Bewegungsautomaten in eine Produktionsmaschine. Durch die Anordung jeweils eines Raumportal-Bewegungsautomaten bzw. einer erfindungsgemäßen Transport-Anordnung vor und hinter einer Produktionsmaschine, können somit der Produktionsmaschine zu ver¬ arbeitende Teile zugeführt werden und verarbeitete Teile abtransportiert werden. Auf diese Art und Weise läßt sich eine erfindungsgemäße vollautomatische Produktionslinie realisieren.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Transport von Teilen, insbesondere von Autopre߬ teilen, geht aus dem Anspruch 18 hervor. Das darin beschriebene Verfahren ist für den Fall von zwei Übergabepositionen beansprucht. Falls mehrere Übergabepositionen vorhanden sind, würde der Übergabe-Bewegungsautomat nacheinander die Teile von der Übernahmepo¬ sition zur ersten, zweiten und dritten Übergabeposition und dann wieder zur ersten usw. befördern. Die jeweils einer Übergabeposition zugeordneten Transport-Bewegungsautomaten
nehmen jeweils ein Teil von ihrer Übergabeposition auf und transportieren dieses zu einer Lagerposition. Danach bewegen sie sich wieder zurück, um ein weiteres Teil an der Überga¬ beposition von dem Übergabe-Bewegungsautomaten in Empfang zu nehmen, wenn dieser wieder an dieser Übergabeposition angelangt ist.
Auch das erfindungsgemäße Verfahren kann natürlich in umgekehrter Richtung ablaufen. Dies bedeutet, daß die Transportanordnung z.B. als Beladevorrichtung verwendet werden kann, die Teile aus Paletten z.B. einer weiterverarbeitenden Vorrichtung zuführt.
Um verschiedene Teile aus einer Produktionsanlage zu entsorgen bzw. zu versorgen, werden pro Teil spezielle Werkzeuge, wie Greiferarm oder Saugerarm oder Saugerspinne, für einen Transport-Bewegungsautomaten benötigt. Soll nun z.B. in einer Produktionsanlage ein anderer Teil produziert bzw. bearbeitet oder verarbeitet werden, so erfordert dies, daß die Transport-Bewegungsautomaten bzw. die möglichen Anordnungen von Transport-Bewe¬ gungsautomaten mit und ohne Übergabe-Bewegungsautomaten ihre Werkzeuge automatisch auswechseln.
Diese automatische Auswechslung der Werkzeuge der Transport-Bewegungsautomaten und seiner Anordnungen wird voll- bzw. teilautomatischer Werkzeugwechsel genannt. Beim automatischen Werkzeugwechsel werden nicht nur die Werkzeuge an Werkzeugwechselpalet¬ ten bzw. Lagereinheiten übergeben, sondern auch die jeweiligen zugeordneten Produktions¬ paletten bzw. Lagereinheiten ausgetauscht.
Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Vorrichtung und der Anordnung sowie die Schritte des Verfahrens in Kombination miteinander ganz erheblich dazu beitragen, die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe überraschend zu lösen. Mit Hilfe der Erfindung ist es nun möglich, äußerst kostensparend und schnell von einer Großteilautopresse ausgegebene Autopreßteile in Paletten automatisch zu verbringen. Dabei trägt auch die Kombination einzelner Merkmale zu diesem Leistungs¬ ergebnis bei.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei werden weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung offenbart. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schrägansicht eines Raumportal-Bewegungsautomaten;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Raumportal-Bewegungsautomaten, wobei dessen erste Transport-Hauptachse (X-Achse) mit zwei Motoren angetrieben wird;
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Raumportal-Bewegungsautomaten, dessen X-Achse mit einem Motor angetrieben wird;
Fig. 4 eine Ansicht eines Raumportal-Bewegungsautomaten;
Fig. 5a eine Rückansicht eines Raumportal-Bewegungsautomaten, dessen Motoren zum Antrieb der Y- und Z-Achse parallel zur X-Achse verlaufen;
Fig. 5b eine Vorderansicht eines Raumportal-Bewegungsautomaten gemäß der Fig.
5a;
Fig. 5c eine Draufsicht eines Raumportal-Bewegungsautomaten gemäß der Fig. 5a bzw. 5b;
Fig. 5d eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der Fig. 5c;
Fig. 6a eine Rückansicht eines Raumportal-Bewegungsautomaten, dessen Motoren zum Antrieb der Y- und der Z-Achse parallel zur Y-Achse verlaufen;
Fig. 6b eine Vorderansicht eines Raumportal-Bewegungsautomaten gemäß der Fig.
6a;
Fig. 6c eine Draufsicht eines Raumportal-Bewegungsautomaten gemäß der Fig. 6a bzw. 6b;
Fig. 7 eine Vorderansicht eines Raumportal-Bewegungsautomaten;
Fig. 8a eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Transportanordnung;
Fig. 8b eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Pressenstraße bzw.
Verarbeitungsanordnung;
Fig. 8c eine schematische Draufsicht auf eine weitere, mit der Pressenstraße gemäß
Fig. 8b kombinierbaren Verarbeitungsanordnung;
Fig. 9 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Transport¬ anordnung;
Fig. 10 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Transportanordnung;
Fig. 11 eine der Transportrichtung entgegengerichtete Ansicht der Trans¬ portanordnung gemäß Fig. 10;
Fig. 12 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Transportanordnung mit schemati- scher Darstellung einer der möglichen Greifarm- bzw . Sau¬ gerspinnenorientierungen;
Fig. 13 eine schematische Darstellung der Transportanordnung unter Verwendung eines Raumportal-Bewegungsautomaten ;
Fig. 14 eine Ansicht von Hinten einer Transportanordnung mit vier Raumportal-
Bewegungsautomaten, die auf zwei Ebenen verteilt sind;
Fig. 15 die Reihenfolge der Palettenbeladung bei Doppelteilfertigung in zwei ver¬ schiedenen Ebenen;
Fig. 16 eine schematische Darstellung eines Transportvorgangs eines Transport-
Bewegungsautomaten bzw. eines Raumportal-Bewegungsautomaten, der unter
anderem mit schnellen Bahnschaltfunktionen bzw. peripheren Ausgabeanwei¬ sungen gesteuert wird;
Fig. 17 ein Ablaufdiagramm eines Transportvorgangs eines Raumportal-Bewegungs¬ automaten bzw. Transport-Bewegungsautomaten;
Fig. 18 einen logischen Ablauf der Software-Überwachung der Ist- Werte bzw. der
Raumpositionen zweier übereinanderliegender Transport-Bewegungsautoma¬ ten;
Fig. 19a die mögliche Anordung der für einen voll- bzw. teilautomatischen Werk¬ zeugwechsel benötigten Werkzeuge in der unteren Ebene und deren Trans¬ portmittel der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. von Transport-Bewe¬ gungsautomaten;
Fig. 19b die Anordnung in der oberen Ebene gemäß Fig. 19a;
Fig. 20a ein Ablaufdiagramm des allgemeinen Teils des voll- bzw. teilautomatischen
Werkzeugwechsels der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Fig. 19a und 19b:
Fig. 20b ein Ablaufdiagramm des speziellen Teils des voll- bzw. teilautomatischen
Werkzeugwechsels, wie Übergabe-Bewegungsautomat und ein Transport- Bewegungsautomat der unteren Ebene gemäß Fig. 20a;
Fig. 20c ein Ablaufdiagramm eines weiteren speziellen Teils des voll- bzw. teilautoma¬ tischen Werkzeugwechsels, wie einzelne Transport-Bewegungsautomaten der unteren oder oberen Ebene gemäß Fig. 20a.
Falls bei den folgenden Ausführungsbeispielen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, bezeichnen diese gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schrägansicht eines Raumportal-Bewegungsautomaten. Das Portalgestell 140 umfaßt vier Beine 141, zwei Querträger 142 und zwei Längsträger 143. Die Beinanordnung kann z.B. bei Kombination mehrerer Raumportale verändert sein. Um z.B. Raum für die Transportachsen des Übergabe-Bewegungsautomaten zu haben, kann ein Bein 141 nach 141b (hinten) versetzt werden. Die Längsträger 143 weisen Linearfuhrung für die erste translatorische Transport-Hauptachse X auf. In diesen Linearführungen wird die Hauptachse X durch eine Antriebseinrichtung 110 angetrieben. Die Antriebseinrichtung 110 umfaßt einen Motor 111 mit Getriebe 112 und Riemenscheiben 113, sowie einen Riemen 114. Dieser Riemen 114 ist mit einem Transportschlitten 160 verbunden und erläuft im Achsbett der Längsträger 143. Der Motor 111 mit Getriebe 112 ist in einem Querträger 142 angeordnet. Die Riemenscheiben 113, die über das Getriebe 112 angetrieben werden, sind jeweils an den Endflächen der beiden Querträger 142 angeordnet.
In dem Transportschlitten 160 befinden sich eine zweite Antriebseinrichtung 120 und eine dritte Antriebseinrichtung 130. Die zweite Antriebseinrichtung 120 dient dazu, über einen zweiten Riemenantrieb (nicht gezeigt) den Hubschlitten 150 in seinem Hubschlittenständer 150a entlang der zweiten Transport-Hauptachse Y zu bewegen. Die dritte Antriebsein¬ richtung 130, ebenfalls mit einem Riemenantrieb (nicht gezeigt), treibt die Hub-Hauptachse Z an und ermöglicht es somit, den Hubschlitten 150, der in einem Hubschlittenständer 150a geführt wird, anzuheben und abzusenken. Der Hubschlitten weist an seinem unteren Ende eine Trag- und Spannungsvorrichtung 152 auf, an der Saugerspinnen 153 mit Saugern 154 oder Greifarme 153 mit Greifern 154 angebracht ist. Diese Saugerarme, Saugerspinnen oder Greifarme 153 stellen die Werkzeuge des Raumportal-Bewegungsautomaten dar und sind beliebig auswechselbar. Ebenfalls sind kompliziertere Werkzeuge mit verschiedensten dynamischen oder nichtdynamischen Achsen zum Drehen, Schwenken und Erfassen realisier¬ bar.
Ein an der Saugerspinne 153 hängendes Teil kann von der Übergabeposition 14 zu einer Palette 34 (oder umgekehrt) transportiert werden.
Ebenso kann ein an der Saugerspinne 153 hängendes Teil aus einer Produktionsmaschine 2 zu einer Palette 34 oder von einer Palette 34 zu einer Produktionsmaschine 2 transportiert werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Raumportal-Bewegungsautomaten. Dabei ist das Antriebsprinzip der X-Achse schematisch gezeigt. Die X-Achse bzw. erste trans¬ latorische Transport-Hauptachse wird über zwei Riemen 114 angetrieben, wobei jeweils ein Riemen in einem der Längsträger 143 läuft. Die beiden Riemen werden jeweils über zwei Riemenscheiben 113 bewegt, die sich am Ende der Längsträger 143 befinden. Am ent¬ gegengesetzten Riemenende des Antriebes befindet sich eine Riemenspannvorrichtung 113b. Jeweils eine Riemenscheibe eines Längsträgers wird durch eine getrennte Antriebseinheit angetrieben. Diese umfaßt jeweils einen Motor mit Lagegeber 111 und ein Getriebe 112. Ebenfalls gezeigt ist in der Fig. 2 die quer zu der X-Achse verlaufende Y-Achse. Diese kann z.B. aus Alu gefertigt sein, um das Gewicht des zu bewegenden Transportschlittens mög¬ lichst gering zu halten. Dadurch kann die Dynamik in X-Transportrichtung aufgrund der geringeren Trägheit des zu bewegenden Transportschlittens erhöht werden.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Antriebs der X-Transportachse. Diese kann einen gemeinsamen Motor 111 oder zwei Motoren 111b zum Antrieb der beiden X- Achsen-Riemen aufweisen. Der gemeinsame Motor 111 treibt dabei über eine T-Getriebe 112a eine Welle 112b an, die die Riemenscheiben 113 in den beiden Längsträgern 143 antreibt.
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines Raumportal-Bewegungsautomaten mit Blick¬ richtung auf Schlitten und Riemen der Y- und Z-Hauptachse. Die beiden Längsträger 143 sind U-förmig und nach innen in Richtung zum Hubschlitten offen. An der Innenseite des Längsträgers 143, sowohl am oberen als auch am unteren Ende des Längsträgers, sind jeweils zwei Laufschienen 144 angebracht. Auf diesen Laufschienen laufen jeweils Laufrol¬ len 145, die über Lauflager 146 mit dem Quertransportschlitten 160 verbunden sind. Weiter sind zwei Riemendurchführungen 115 gezeigt, die jeweils eine reibungslose Durchführung des Untertrums des Riemens 114 zum Antrieb der X-Achse erlauben. Das Obertrum der beiden Riemen 114 zum Antrieb der X-Achse ist jeweils fest mit dem Transportschlitten 160 verbunden (nicht gezeigt). Die Riemendurchführungen 115 befinden sich dabei jeweils in etwa in der äußeren Hälfte des von dem Längsträger 143 umfaßten Abschnitt des Schlittens 160.
Weiter sind Riemenscheiben 123 zum Antrieb der Y-Hauptachse gezeigt. Diese Riemen¬ scheiben 123 bewegen mit einem Riemen 124 den Hubschlittenständer 170a und den darin befindlichen Hubschlitten 170 in Y-Richtung. Die Riemenscheiben 123 sind in dem Trans¬ portschlitten 160 angeordnet, und zwar an einer Stelle, die jeweils gerade noch von einem Längsträger 143 umfaßt wird.
Eine weitere Riemenscheibe 133, die Antriebs-Riemenscheibe der Z-Achse, ist etwas weiter innerhalb von der linken Riemenscheibe 123 auf gleicher Höhe ebenfalls im Quertransport¬ schlitten 160 angeordnet. Diese dient zum Antrieb der Z-Achse, also zum Anheben und Absenken des Hubschlittens 170 über einen Riemen 134, der mit der Riemenscheibe 133 im Eingriff ist. Der Hubschlitten 170 läuft in einem Hubschlittenständer bzw. Hubschlitten¬ träger 170a. Dieser Hubschlittenträger wird entlang des Transportschlittens geführt und durch den Riemen 124 hin- und herbewegt. Die Umlenkrollen 137 und 138 sind am Hub¬ schlittenständer befestigt und sorgen für die Kraftumlenkung bei Verkürzung oder Ver¬ längerung des Riemens 134, der am Achsende vorgespannt und befestigt ist, und für die Riemenumlenkung beim Quertransport vom Hubschlittenständer 170a vom Hubschlitten 170. Die Riemenscheibe 135 ist am oberen Teil des Hubschlittens befestigt und die Riemen¬ scheibe 136 am unteren Teil des Hubschlittens. Wird nun die Antriebs-Riemenscheibe der Z-Achse 133 im Uhrzeigersinn gedreht, so wird der obere Riementeil verlängert und der untere Riementeil des Riemens 134 verkürzt. Das heißt der Riemen 134 zieht den Hub¬ schlitten 170 über die untere Riemenscheibe 136 in seinem Hubschlittenständer 170a nach oben. Wird nun die Antriebs-Riemenscheibe 133 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so wird der obere Riementeil verkürzt und der untere Riementeil des Riemens 134 verlängert. Das heißt, der Riemen 134 zieht den Hubschlitten 170 über die obere Riemenscheibe 135 in seinem Hubschlittenständer 170a nach unten.
An den Kanten bzw. Unterseite des Transportschlittens können Metallschienen, auch Kollisionsfreischienen 181 und 182 genannt, angebracht werden. Mit berührungslosen Sensoren, die bei einem Abstand von 1 ... 15 mm zu Metall ihre Schaltzustände ändern, können bei entsprechender Anordnung der Metallschienen entlang der Hauptachse der Raumportal-Bewegungsautomaten und geeigneter Hardwareauswertung der Signalzustände, der Sensoren mit Schützen und Relais, z.B. Hardware, Kollisionsräume festgelegt werden,
die von keiner elektronischen Steuerung abhängig sind. Dies wird hauptsächlich zur Verhin derung von gefährlichen Anlagenzuständen verwendet.
Am unteren Ende des Hubschlittens 170 ist eine Greifeinrichtung 150 angebracht. Diese umfaßt eine Trag- und Spannvorrichtung 152, an dem eine Saugerspinne oder Greiferarm 153 mit Saugern oder Greifern 154 befestigt ist. Die Saugerspinne bzw. Greiferarm weist weiterhin eine Teilkontrolle 155 auf. Diese enthält Sensoren, um festzustellen, ob die Greifeinrichtung ein Teil erfaßt hat. Weiter werden die Sauger oder Greifer über Ventilein¬ richtungen 157 angesteuert, um Teile mittels der Sauger oder Greifer aufzunehmen oder abzugeben. Ventileinrichtungen für pneumatische oder hydraulische Vorrichtungen zum Saugen, Greifen und Spannen werden von einer zentralen Steuerung gesteuert.
Fig. 5a zeigt eine schematische Teil-Vorderansicht entgegen der Richtung der X-Achse. Ein Längsträger 143 auf der linken Seite der Abbildung umfaßt einen Abschnitt des Transport¬ schlittens 160. Als Führung des Laufschlittens dienen die Laufschienen 144, in denen die mit dem Lauflager 146 gelagerten Rollen des Transportschlittens 160 laufen. Die Durch¬ führung 115 des Riemens zum Antrieb der X-Achse befindet sich am linken unteren Ende des Schlittens 160. Rechts daneben, in etwa mittig zwischen den Laufrädern 145 des Schlittens angeordnet, befindet sich der Motor 121 mit Bremse und Lagegeber sowie Getriebe 122, der die Riemenscheibe 123 zum Antrieb der Y-Achse antreibt. Rechts neben dieser zweiten Antriebseinrichtung 120 befindet sich eine Riemenscheibe 133, die mit dem Riemen 134 zur Auf- und Abbewegung des Hubschlittens zusammenwirkt.
Fig. 5b zeigt eine Anordnung entsprechend der Fig. 5a ebenfalls in einer Blickrichtung parallel zur X-Achse, jedoch diesmal von vorne. Zu sehen ist nun eine Riemenscheibe 123, die mit dem Riemen 124 zum Antrieb der Y-Achse zusammenwirkt. Diese Riemenscheibe ist wiederum in etwa mittig zwischen den Laufrädern 145 angeordnet. Rechts daneben befindet sich ein Motor 131 mit Bremse und Lagegeber sowie ein Getriebe 132.
Fig. 5c stellt eine schematische Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 5a und Fig. 5b dar. Der Motor 121 zum Antrieb der Y-Achse mit seinem Getriebe 122 und der Riemen¬ scheibe 123 ist dabei ebenso wie der Motor 131 mit seinem Getriebe 132 und der Riemen¬ scheibe 133 parallel zur X-Achse angeordnet. Das Bezugszeichen 143 kennzeichnet die
Kante des Längsträgers. Der Riemen 124 zum Antrieb der Y-Achse ist in etwa doppelt so breit wie der Riemen 134 zum Antrieb der Y-Achse. Weiter umfaßt der Riemen 124 mit seinem Obertrum und seinem Untertrum den Motor 131. Zudem sind die Motor-Getriebe- Riemenscheiben-Anordnungen zum Antrieb der Y-Achse und zum Antrieb der Z-Achse entgegengesetzt entlang der X-Achse orientiert. Mit Strichpunktlinie ist ein Schnitt entlang A-A angezeigt. Dieser verläuft durch einen Querträger 162 des Transportschlittens 160.
Fig. 5d zeigt den Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 5c. Zu sehen ist wiederum der Querträger 162 des Transportschlittens 160. Der Querträger 162 ist mit einem oberen Rahmen 163 und einem unteren Rahmen 164 des Transportschlittens 160 in in etwa recht¬ winkliger Anordnung verbunden. Die Metallstärke des Querträgers beträgt ca. 10 cm. Die Dicke des oberen und unteren Rahmens, in der Fig. 5d im Schnitt dargestellt, beträgt ca. 3 cm. Der Abstand zwischen dem oberen Ende des oberen Rahmens und dem unteren Ende des unteren Rahmens beträgt ca. 46 cm. Weiter ist links von dem Querträger die Riemen¬ scheibe 123 zum Antrieb der Y-Achse und rechts von dem Querträger die Riemenscheibe 133 zum Antrieb der Z-Achse dargestellt. Die Riemenscheiben befinden sich in etwa auf halber Höhe zwischen dem oberen Rahmen und dem unteren Rahmen, wobei diese Rahmen ca. 44 cm breit sind. Die Riemenscheiben sind durch den Querträger 162 getrennt, wobei die Drehachsen der Riemenscheiben in etwa senkrecht zu der in X-Achsen-Richtung ver¬ laufenden Oberflächen der Querträger 162 stehen.
Fig. 6a zeigt eine Teil-Rückansicht eines in einem Längsträger 143 geführten Schlittens 160. Im Gegensatz zu der in den Fig. 5a bis 5d beschriebenen Anordnung sind jedoch die Motoren zum Antrieb der Y-Achse und der Z-Achse parallel zur Y-Achse angeordnet. Zu sehen ist die parallele Anordnung des Motors 121 zum Antrieb der Y-Achse sowie dessen Getriebe 122. Die Motoreinheit 121 umfaßt Bremse und Lagegeber. Die Führung des Schlittens 160 im Längsträger 143 erfolgt genauso wie in den Fig. 5a bis 5d beschrieben über Laufschienen 144 und Laufrollen 145.
Die Riemenscheibe 133 zum Antrieb der Z-Achse weist ebenso wie bei der in den Fig. 5a bis 5d beschriebenen Anordnung einen kleineren Durchmesser auf als die Riemenscheibe zum Antrieb der Y-Achse. Diese Riemenscheibe 123 zum Antrieb der Y-Achse mit dem zugeordneten Riemen 124 ist in der Fig. 6b abgebildet. Die Fig. 6b ist wiederum eine
schematische Teilansicht in Richtung der X-Achse, also von vorne. Der Riemen 124 läuft oberhalb und unterhalb der Antriebseinrichtung 130 zum Antrieb der Z-Achse. Der Motor 131 mit Bremse und Lagegeber verläuft in seiner Längserstreckungsrichtung parallel zur Y- Achse. Rechts neben dem Motor ist das Getriebe 132 gezeigt. Die obere Kante des Schlit¬ tens 160 verläuft nach rechts abgestuft weiter. An der Stufenkante ist ein Puffer- Achsen¬ anschlag 172 angebracht, um ein eventuelles Anschlagen des Hubschlittens 170 bzw. Hubschlittenständers 170a an die Abstufung des Transportschlittens 160 zu dämpfen.
In Fig. 6c ist eine Draufsicht auf die Anordnung der Fig. 6a und 6b zu sehen. Deutlich geht aus dieser Draufsicht hervor, daß die Motoren in ihrer Längsachse parallel zur Y-Achse angeordnet sind und nicht, wie in den Fig. 5a bis 5d gezeigt, parallel zur X-Achse. Weiter ist wiederum, genauso wie in den Fig. 5a bis 5d gezeigt, die Riemenscheibe 123 zum Antrieb der Y-Achse sowie der Riemen 124 in Drehachsen-Richtung etwa doppelt so breit wie die Riemenscheibe 133 mit dem Riemen 134 zum Antrieb der Z-Achse. Die Getriebe 122 und 132 sind jeweils in Längserstreckungsrichtung ihrer zugeordneten Motoren 121 und 131 angeordnet. Der Riemen 124 läuft oberhalb und unterhalb der Motorgetriebeanordnung 131, 132. Der Querträger des Schlittens 160 ist mit 162 und die Kante des Längsträgers ist mit 143 bezeichnet.
Fig. 7 zeigt eine Ansicht des Raumportal-Bewegungsautomaten in X-Richtung. Der Motor 121 verläuft parallel zur Y-Achse. Weiter ist gestrichelt eine Palette 34 eingezeichnet, die mittels des Raumportal-Bewegungsautomaten beladen werden kann. Die Palette befindet sich innerhalb des Arbeitsbereichs des Raumportal-Bewegungsautomaten, der in Y-Richtung durch die Kontaktschiene bzw. Kollisionsfrei-Schiene 181 aufweist. Saugerspinnen, Greif¬ arme usw. 153 sind an einem Trag- und Spannarm mittels einer Spann- und Koppelvor¬ richtung so angebracht, daß auf dem bestmöglichen Transportweg der Teiletransport von und zu Paletten 34 erfolgen kann. Die Anordnung der Saugerspinne 153 und der An¬ triebseinrichtung der Y- und Z-Achsen (siehe Fig. 5 und 6) sollte möglichst so erfolgen, daß eine in etwa gleichmäßige Gewichtsverteilung der Massen entsteht.
In Fig. 8a ist eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel für eine Transport¬ anordnung zu sehen. Der Transport-Bewegungsautomat bzw. Raumportal-Bewegungsautomat 31 ist mit drei hochdynamischen Transporthauptachsen realisiert und bedient die Lager-
einheiten 34 I bis 34 VI sowie die Presse 2. Diese hochdynamischen Hauptachsen werden mit Riemenantrieben angetrieben und erreichen damit Geschwindigkeiten bis zu 300 m/min. Zusätzlich kann am Hubschlitten des Raumportal-Bewegungsautomaten eine um die Hub¬ achse schwenkbare Saugerspinne bzw. zwei doppelt überlagerte Schwenkachsen zur Drehung der Sauger- bzw. Greiferspinne in der X/Z-Ebene angebracht sein. Die Fig. 8a zeigt sechs Lagereinheiten 34 I, 34 II, ..., 34 VI. Diese Anordnung ist durch den großen Speicherraum 30 bzw. Transportraum besonders gut für den Teiletransport in und aus einer Presse direkt in Lagereinheiten geeignet.
Die Fig. 8b zeigt eine Anordnung der Raumportal-Bewegungsautomaten 31a, 31b, 31c vor und hinter einer Presse, um z.B. mehrere Pressen zu einer Pressenstraße bzw. Verarbei¬ tungsanordnung zu verketten, d.h. bei dieser Anordnung wird das Teil von Presse zu Presse transportiert. Bei dieser Anordnung wird das Teil beim Transport von Presse 2 zu Presse 2 um 180° um die Hubachse gedreht. Es ist daher sinnvoll die Sauger- bzw. Greiferspinne mit zwei dynamischen Drehachsen zu versehen, z.B. einer A- Achse zur Drehung um die Hubachse des Transport-Bewegungsautomaten und einer A'-Achse mit derselben Anordnung und Drehrichtung unterhalb der A-Achse. Die A'-Achse ist dabei an der A-Achse angebracht und dreht sich mit dieser mit. Damit wird eine mit doppelter Geschwindigkeit ausführbare Drehbewegung während des Transports des Teils von Presse zu Presse erzeugt. Vorteilhaft kann eine derartige Doppeldrehachse bzw. eine Greifereinrichtung mit den oben beschriebe¬ nen zwei Drehachsen auch mit anderen Bewegungsautomaten kombiniert werden, um einen Bewegungsautomaten mit sich schnell drehender Greifeinrichtung zu erhalten. Selbstver¬ ständlich kann die Doppeldrehachse auch mit erfindungsgemäßen Bewegungsautomaten kombiniert werden.
Durch die Anordnung von Raumportal-Bewegungsautomaten mit den oben beschriebenen zwei Drehachsen zwischen Pressen- bzw. Produktionsstufen kann der Teiletransport der bekannten Anlagen mit Belade- und Entladefeedern und einer Zwischenstation zum Weiter¬ transport der Kette Presse - Entladefeeder - Zwischenstation - Beladefeeder - nächste Presse von nur einem Raumportal-Bewegungsautomaten durch die Kette Presse - Raumportal- Bewegungsautomat - nächste Presse ersetzt und damit vereinfacht werden.
Ebenso würden Anlagen mit Greifarm-Robotern, ob stehen oder hängend angebracht, mit diesen neuen Universal-Raumportalen mit drei sehr schnellen Riemen-Portalachsen und zwei sich überlappenden Drehachsen (A und A') um die Hubachse des Portals bei der Pressen- Versorgung und -Entsorgung, was Geschwindigkeit, Tragkraft und Dynamik betrifft in keiner Relation stehen. Dabei ist auch eine Kombination von mehr als zwei Drehachsen möglich, um eine noch höhere Drehgeschwindigkeit zu erzielen.
In Fig. 8c ist eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungs¬ gemäße Verarbeitungsanordnung um eine Produktionsmaschine 2, z.B. einen Schwei߬ automaten, der durch zwei Transport-Bewegungsautomaten bzw. Raumportal-Bewegungs¬ automaten 31a und 31b mit zwei verschiedenen Teilen versorgt wird, z.B. Autodach und deren Versteifungsbleche, gezeigt. Die Teile werden abwechselnd ein Teil Versteifungs¬ blech, das nächste Teil Autodach direkt von den Lagereinheiten 24b von den Transport- Bewegungsautomaten 31a und 31b in die Schweiß masch ine transportiert. Ist der Schwei߬ vorgang ausgeführt, dann transportiert der Transport-Bewegungsautomat 31c das neue Teil in eine seiner Lagereinheiten 34e. Diese Anordnung gewährleistet durch ihren großen Teilevorrat bzw. Teilespeicher und die hohen Geschwindigkeiten der hochdynamischen Riemen- Antriebs- Achsen der erfindungsgemäßen Raumportal-Bewegungsautomaten eine hohe Teilausbeute und Entlastung der Menschen von eintönigen Arbeitsabläufen.
In Fig. 8d ist eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel für eine Transport¬ anordnung gemäß dem Anspruch 6c zu sehen. Mit strichpunktierter Linie ist ein Arbeits¬ raum des Übergabe-Bewegungsautomaten 10 gekennzeichnet. Dieser Bewegungsautomat entnimmt von einer Übernahmeposition 12 ein Werkstück oder Teil. Diese Teile werden bei einer Saugertransferpresse z.B. von der letzten Saugertraverse dort im Taktzyklus der Produktion der Saugertransferpresse abgelegt. Von der Übernahmeposition 12 nimmt der Bewegungsautomat dieses Teil auf und bringt es zu einer der beiden Übergabepositionen 14a oder 14b bei Einfachteilfertigung. Ein Transportautomat 31a bzw. 31b übernimmt dieses Teil an der Übergabeposition 14a oder 14b von dem Übergabe-Bewegungsautomaten.
Der Übergabe-Bewegungsautomat oder Universal-Übergabe-Roboter weist z.B. drei hochdy¬ namische Transferhauptachsen mit Riemenantrieb auf, die in einem Bereich von etwa 1 bis 2 Metern verfahrbar sind. Der Transport-Bewegungsautomat legt dagegen in der mit einem
Pfeil in der Fig. 8d angezeigten Transportrichtung einen Weg von z.B. bis zu ca. 7,5 Metern zurück. Um diesen Weg ausreichend schnell zurückzulegen, weist der Transport- Bewegungsautomat drei hochdynamische Hauptachsen auf. Wird ein Raumportal-Bewegungs¬ automat, wie vorangehend beschrieben, verwendet, so können z.B. Geschwindigkeiten bis zu 300 Metern pro Minute entlang der X-Achse erreicht werden. In der quer zur Trans¬ portrichtung verlaufenden Y-Achse können ebenfalls Geschwindigkeiten bis zu 300 Metern pro Minute erreicht werden. Die maximale Hubgeschwindigkeit kann z.B. bis zu 200 Metern pro Minute betragen. Auf diese Art und Weise ist es möglich, mit einem Raumportal- Bewegungsautomaten ca. 8,5 Teile pro Minute von einer Übergabeposition 14 zu einer Lagerposition 32 zu befördern.
Von einer Saugertransferpresse werden derzeit maximal Hubzahlen von 15,5 Teilen pro Minute erreicht. Um diese produzierten Teile bei Einfachteilfertigung von der Übernahme¬ position 12 abzutransportieren, wird deshalb neben einem ersten Raumportal-Bewegungs¬ automaten 31a ein zweiter Raumportal-Bewegungsautomat 31b eingesetzt. Die Teile werden alternierend von dem Übergabe-Bewegungsautomaten 10 zu den Übergabepositionen 14a und 14b transportiert. Von dort werden sie jeweils von einem Transport-Bewegungsautomaten 31a und 31b aufgenommen und zu ihrer Lagerposition 32a bzw. 32b transportiert. Da die Übergabepositionen 14a und 14b alternierend beschickt werden, ist somit eine Hubzahl von 8 Teilen pro Minute eines Transport-Bewegungsautomaten ausreichend, um die 15,5 Teile pro Minute, die bei Einfachteilfertigung an der Übernahmeposition angeliefert werden, abzutransportieren. Ebenso kann die erfindungsgemäße Transportanordnung und damit die Transportkurve in entgegengesetzter Richtung, d.h. um Teile von Paletten in eine Porduk- tionseinrichtung zu verbringen, verwendet werden.
Der Arbeitsraum 30a bzw. 30b des Transport-Bewegungsautomaten 31a bzw. 31b umfaßt vorzugsweise jeweils wenigstens zwei Lagereinheiten 34a bzw. 34b. Auf diese Weise ist es möglich, eine Lagereinheit zu beschicken, während die andere, gefüllte, ausgewechselt wird. Somit ist ein reibungsloser Abtransport der von der Saugertransferpresse ausgeworfenen Teile gewährleistet.
Die Anordnung ist auch ohne Übergabe-Bewegungsautomat, also nur mit Raumportal- Bewegungsautomaten zur Entladung und Beladung von Produktionsmaschinen denkbar.
Fig. 9 zeigt eine seitliche Ansicht der Transportkurven 41u, 42u, 41o, 42o der Transport- Bewegungsautomaten für den Fall, daß diese übereinander angeordnet sind. Ebenso sind die Übergabepositionen 14u, 14o übereinander angeordnet. Dabei kann z.B. die untere Überga¬ beposition 14u auf gleicher Höhe sein wie die Übernahmeposition 12. In erster Linie ist jedoch darauf zu achten, daß der Bewegungsablauf von der Übernahmeposition 12 zu jeder der Übergabepositionen 14 optimiert wird. Dies bedeutet, der Übergabe-Bewegungsautomat sollte vorzugsweise leer bzw. entladen an seiner Übernahmeposition 12 stehen, wenn die Produktionsmaschine, z.B. Saugertransferpressen bei einer Winkelstellung Teile liefert. Die Optimierung der hochdynamischen Achsen sollte vorzugsweise mit sehr hohen Geschwindig¬ keiten und idealen Wegvorgaben dahingehend erfolgen, daß jeder von der Produktions¬ maschine gelieferte Teil an der Aufnahmeposition 12 vom Übergabe-Bewegungsautomaten mit dafür vorgesehenen Werkzeugen, sogenannten Schablonen, übernommen und an seiner entsprechenden Abgabeposition 14u bzw. 14o an den oder die Transport-Bewegungsautoma¬ ten übergeben werden. Das heißt, der Übergabe-Bewegungsautomat sollte das Teil soweit wie möglich in den Raum der Transport-Bewegungsautomaten 31a bzw. 31b hineintrans¬ portieren, ohne seine Aufgabe, die Teilübergabe von der Produktionsmaschine zum Trans¬ port-Bewegungsautomaten, zu vernachlässigen.
Die seitliche, vereinfachte Darstellung der Transportkurven 41u und 42u umfassen eine Schar von Transportkurven, die von der Übergabeposition 14u zu einer Ladeeinheit 34u bzw. zu einer Palette 34u führen, um Teile an verschiedene Lagerpositionen innerhalb der Palette abzugeben. Die Transportkurve 42u stellt dabei die erste Transportkurve dar, wenn die Palette 34u leer ist, die Transportkurve 41u stellt die Transportkurve dar, wenn die Palette 34u nahezu gefüllt ist. Dies bedeutet, daß die Teile vorzugsweise von unten bis oben der Reihe nach mit Hilfe des Transport-Bewegungsautomaten verbracht werden. Das Analoge gilt für die Füllung der oberen Palette 34o. Mit 50 sind die Gerüste bzw. Maschi¬ nenständer zur Abstützung der Paletten und auch eventuell der Transport-Bewegungs¬ automaten angedeutet.
In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Transportanordnung gemäß der Erfindung in Draufsicht zu sehen, wobei nur die obere Ebene der Palettenanordnung gezeigt ist. In diesem Fall arbeitet eine Saugertransferpresse in Doppelteilfertigung und liefert somit zwei Teile auf einmal bei der Übernahmeposition 12 ab. Von dort werden die beiden Teile
von dem Übergabe-Bewegungsautomaten 10 zu einer der Übergabepositionen 14u (unten, nicht gezeigt) oder 14o (oben) gebracht. Zu einer Übergabeposition gelangen somit auf einmal zwei Teile. Es werden deshalb in einer Ebene zwei Transport-Bewegungsautomaten verwendet, um jeweils ein Teil zu den mit I bis IV bezeichneten Paletten 34or und 34ol der oberen Ebene bzw. 34ur und 34ul (siehe Fig. 11) der unteren Ebene transportiert. Dabei wird das in Transportrichtung rechts an der Übergabeposition 14o vom Übergabe-Bewe¬ gungsautomaten abgegebene Teil zu den Paletten 34or transportiert und das in Transport¬ richtung links übergebene Teil zu den Paletten 34ol transportiert. Unter der Übergabeposi¬ tion 14o befindet sich die Übergabeposition 14u, die alternierend zu der Übergabeposition 14o von dem Übergabe-Bewegungsautomat ebenfalls mit zwei Teilen angefahren wird. Diese zwei Teile werden durch zwei weitere Transport-Bewegungsautomaten in einer darunterlie¬ genden Ebene zu Paletten transportiert. Diese Paletten befinden sich direkt unterhalb den Paletten 34or und 34ol der oberen Ebene. Die Anordnung der Paletten in zwei Ebenen ist der Fig. 11 zu entnehmen. Die Ansicht ist hierbei von hinten entgegen der Transportrich¬ tung.
Zur Erklärung sind in der Fig. 10 sogenannte Transportkurven dargestellt. Das sind die Transportwege zum Transport eines Teils von der Übergabeposition 14u und 14o zu den Lagereinheiten bzw. Paletten. Um Kollisionen während des Transportvorganges zwischen zwei Ebenen zu vermeiden, fährt jeder Transport-Bewegungsautomat eine andere Trans¬ portkurve ab. Zum Beispiel der Transport-Bewegungsautomat 34or fährt die Transportkurve 43a von der Übergabeposition 14u nach Palette I 34ur und der darüberliegende Transport- Bewegungsautomat 34or fährt die Transportkurve 43c von der Übergabeposition 14o nach Palette III 34or, also abwechselnd und versetzt. Ebenso kann die erfindungsgemäße Trans¬ portanordnung und damit die Transportkurven in entgegengesetzter Richtung, d.h. um Teile von den Paletten in eine Produktionseinrichtung zu verbringen, verwendet werden.
Die Greifeinrichtung eines Transport-Bewegungsautomaten kann in beliebiger Richtung bewegbar und mit dynamischen Achsen in alle Richtungen positionier- und verstellbar sein. Jedoch ist auch denkbar, die Greifeinrichtung starr zu halten und so z.B. der Saugerspinne eine Orientierung zu geben, wie sie als Beispiel in der Fig. 12 gezeigt ist. Die Orientierung der Saugerspinne weist somit in diagonaler Richtung zwischen die am Rande eines Quadrats angeordneten Palettengruppen I und II bzw. III und IV. Die Orientierung der Saugerspinnen
ist durch einen Pfeil 38r für den in Transportrichtung rechts arbeitenden Transport-Bewe¬ gungsautomaten gekennzeichnet. Die Orientierung der Saugerspinne für den in Transportrichtung auf der linken Seite arbeitenden Transport-Bewegungsautomaten ist mit 381 bezeichnet. In Transportrichtung links und rechts sind schematisch Prüfplätze angedeu¬ tet, die anstelle weiterer Paletten oder neben diesen Palette vorgesehen sein können. Diese Prüfstellen 37 werden von den Transport-Bewegungsautomaten angefahren, um dort Werk¬ stücke zu Prüfzwecken und Stichproben abzulegen (siehe auch Fig. 10). Ebenso sind die Paletten auch als Doppelpaletten mit doppelter Größe denkbar.
Den Einsatz eines Transport-Bewegungsautomaten 100 mit drei transversalen Hauptachsen X, Y und Z zeigt Fig. 13. Dieser entnimmt an einer Übergabeposition 14 ein von einem Universal-Übergabe-Robot, auch Übergabe-Bewegungsautomat 10, übergebenes Teil. Dieses Teil entstammt einer Presse 2 und wurde an der Übernahmeposition 12 abgelegt.
Fig. 14 zeigt eine Transportanordnung entgegen der Richtung der X-Achse und entgegen der Transportrichtung mit vier Raumportal-Bewegungsautomaten bzw. vier Universal-Raumpor¬ talen. Diese Raumportal-Bewegungsautomaten sind auf zwei Ebenen verteilt. Zwei befinden sich in einer oberen Ebene und zwei in einer unteren Ebene bzw. zwei auf einer Seite rechts von der Teile-Transportachse 300 und zwei links von der Transportachse 300. Gestrichelt sind an den äußeren Seiten oben und unten jeweils eine Palette II eingezeichnet. Auf eine Darstellung der Paletten III und IV, wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt, wurde aus Über¬ sichtlichkeitsgründen verzichtet. An den Hubschlitten 170 und an den Transportschlitten 160 sind jeweils Kollisionsfreischienen 181, 182 und 183 entlang der X-Achse (nicht gezeigt) gezeigt, mit denen ein Kollisionsraum festgelegt und ausgewertet werden kann (siehe oben).
Ein Verfahren, um den Kollisionsraum möglichst gering zu halten, wird anhand der Fig. 15 im folgenden beschrieben. Darin wird schematisch die zeitliche Reihenfolge dargestellt, in der die verschiedenen Paletten zweier übereinander liegender, in Transportrichtung rechts übereinander angeordneter Ebenen von Transport-Bewegungsautomaten beladen werden, und damit die Transportkurven beim Beladevorgang der Paletten.
Die in Fig. 15 dargestellten Ebenen müssen gegenübergestellt betrachtet werden. Jedes Viereck soll eine Palette bzw. Lagereinheit 34 darstellen. Es werden immer zwei gegenein-
ander in den Ebenen und den Transportkurven versetzte Lagereinheiten 34 vollständig beladen. Es werden vom unteren Transport-Bewegungsautomaten die Lagereinheit 34ur I gefüllt und vom oberen Transport-Bewegungsautomaten die Lagereinheit 34or III. Sind diese Lagereinheiten 34ur I und 34or III gefüllt, so werden die nächsten zwei Lagereinheiten 34ur
II vom unteren Transport-Bewegungsautomaten und 34or IV vom oberen Transport-Bewe¬ gungsautomaten gefüllt usw. Der Transportvorgang von der Übergabeposition 14 zu den Paletten geschieht abwechselnd - ein Teil unterer Bewegungsautomat, das nächste Teil oberer Bewegungsautomat - nach den oben beschriebenen Lagereinheiten. Beim Transport¬ vorgang fahren damit zwei übereinanderliegende Transportbewegungsautomaten auf räumlich versetzten Transportkurven und zusätzlich abwechselnd. Als Beispiel: der untere Transport- Bewegungsautomat fährt von der unteren Übergabeposition 14u zur Lagereinheit 34ur I der unteren Ebene, während der obere Transport-Bewegungsautomat von der Lagereinheit 34or
III zur oberen Übergabepos iton 14o bzw. zu einer davor liegenden Warteposition fährt. Haben die Transport-Bewegungsautomaten der unteren bzw. oberen Ebene ihre Teile abgegeben bzw. aufgenommen, so fährt der untere Transport-Bewegungsautomat von der Lagereinheit 34ur I zur unteren Übergabeposition 14u bzw. zu einer davorliegenden Warte¬ position. Der obere Transport-Bewegungsautomat fahrt von der Übergabeposition 14o zu der Lagereinheit 34or III. Mit diesem abwechselnden Teiletransport der Ebenen werden die Lagereinheiten 34ur I und 34or III gefüllt. Sind diese Lagereinheiten gefüllt, so werden die Lagereinheiten 34ur II und 34or IV nach Fig. 15 gefüllt. In Fig. 15 werden also die jeweils zu füllenden Lgereinheiten der jeweiligen Ebene dargestellt. Diese Reihenfolge kann auch umgekehrt, z.B. zur jeweiligen Entladung von Lagereinheiten in zwei übereinanderliegenden Ebenen, realisiert werden.
Es sind verschiedene Transportanordnungen denkbar. Zum Beispiel können bei Doppelteil¬ fertigung vier Transport-Bewegungsautomaten auf jeweils zwei Ebenen eingesetzt werden. Es gibt dabei zwei Übergabepositionen, an denen jeweils immer zwei Teile gleichzeitig abgelegt werden. Es sind natürlich auch Anordnungen mit mehr als zwei Übergabepositionen und entsprechend mehr Transport-Bewegungsautomaten denkbar. Dadurch kann eine noch höhere Transportleistung erzielt werden.
Bei einer Einzelteilfertigung kann es z.B. zwei Ebenen geben, die jeweils einen Transport- Bewegungsautomaten aufweisen. Der Übergabe-Bewegungsautomat übergibt jeweils nur ein
Teil an eine obere und untere Übergabeposition, bzw. kann es bei Einzelteilfertigung in einer Ebene zwei Transport-Bewegungsautomaten geben. Der Übergabe-Bewegungsautomat übergibt jeweils nur ein Teil an eine linke und rechte Übergabeposition.
Die vorstehend beschriebenen Transportanordnungen werden bevorzugt bei einer Fertigung von 16 Hub pro Minute eingesetzt. Werden die Teile mit 8 Hub pro Minute an der Abgabe¬ position angeliefert, so kann bei Doppelteilfertigung der Übergabe-Bewegungsautomat die beiden Teile an einer Übergabeposition an zwei Raumportal-Bewegungsautomaten überge¬ ben. Bei Einzelteilfertigung und 8 Hub pro Minute, kann der Universalroboter an einer Übergabeposition die Teile einem Transport-Bewegungsautomaten übergeben. Auch kann in diesem Fall ein Transport-Bewegungsautomat das in eine Lagerposition zu transportierende Teil direkt von einer Presse aufnehmen. Vorteilhaft weist dann der Greifer des Bewegungs¬ automaten mindestens eine Drehachse auf.
Die in dieser Erfindung beschriebene Transportanordnungen der Transport-Bewe¬ gungsautomaten kann nicht nur zum Entladen, sondern auch zum Beladen von Produktions¬ maschinen eingesetzt werden. In diesem Fall wird einfach die Transportrichtung umgedreht. In diesem Fall kann evtl. der Übergabe-Bewegungsautomat entfallen.
Auch ist es denkbar, die Transportanordnung zum gezielten Transport von Teilen mit einer hohen Stückzahl pro Zeiteinheit zu verwenden. In diesem Fall könnte z.B. ein zweiter Übergabe-Bewegungsautomat eingesetzt werden, der an z.B. zwei weiteren Übergabepositio¬ nen die Teile von den Transport-Bewegungsautomaten übernimmt und diese gezielt zu einer Endposition transportiert. Zu dieser Endposition würden demnach die Teile in der gleichen Stückzahl pro Minute gelangen, wie sie an der Übernahmeposition entnommen wurden.
Im folgenden wird die Steuerung der Transport-Bewegungsautomaten bzw. der Raumportal- Bewegungsautomaten näher beschrieben. Dabei wird insbesondere die Kollisionsüberwa¬ chung näher behandelt.
Vorteilhaft wird mindestens eine der drei folgenden Arten von Kollisionsüberwachungen realisiert, besonders vorteilhaft alle drei. Erstens eine Hardware-Überwachung mit Sensor und Kollisionsfrei-Schiene. Zweitens eine Software-Überwachung mit Bahnschaltfunktionen
und drittens eine Software-Überwachung der Ist-Werte bzw. der Raumpositionen zweier Transport-Bewegungsautomaten. Derartige Kollisionsüberwachungen sind insbesondere vorteilhaft dann einzusetzen, wenn die Transportbewegungsautomaten in zwei übereinander angeordneten Ebenen eingesetzt werden. Denn in diesem Fall ist zu verhindern, daß der Hubschlitten der unteren Ebene mit dem Hubschlitten der oberen Ebene kollidiert.
Bei der Hardware-Überwachung mittels eines Sensors und einer Kollisionsfrei-Schiene bzw. Kontaktschiene wird ein Kollisionsfrei-Signal gemeldet (logisch "1"), solange sich die Hauptachsen (X, Y und Z) außerhalb des Kollisionsbereichs befinden. Befindet sich ein Transport-Bewegungsautomat im Kollisionsbereich, so ist vorteilhaft darauf zu achten, daß sich der andere Transport-Bewegungsautomat außerhalb des Kollisionsbereichs befindet. Fährt der andere Transport-Bewegungsautomat ebenfalls in den Kollisionsbereich, so wird vorzugsweise die Hardware-Freigabe der elektrischen Servoantriebe der verschiedenen Hauptachsen unterbrochen. Damit läßt sich eine Schnellbremsung der Achsen erreichen.
Fig. 16 zeigt eine Fahrkurve 400 eines Raumportal-Bewegungsautomaten bzw. eines Transport-Bewegungsautomaten. Diese Fahrkurve verbindet Aufnahme- und Abgabepositio¬ nen 410 und 420. Im Falle eines Transport-Bewegungsautomaten stimmt hierbei die Über¬ nahmeposition 410 mit der Übergabeposition und die Abgabeposition 420 mit der Lagerposi¬ tion überein. Mit Kreisen sind schnelle Bahnschaltfunktionen angedeutet (auch M-Funktio- nen, Hilfsfunktionen oder periphere Ausgabeanweisungen genannt). Diese werden vorteilhaft von einer übergeordneten Steuerung, vorzugsweise einer speicherprogrammierbaren Steue¬ rung abgefragt bzw. ausgewertet von einer Robotersteuerung zur Steuerung des Transport- Bewegungsautomaten bzw. Raumportal-Bewegungsautomaten an die übergeordnete Steue¬ rung übergeben. Vorteilhaft werden somit die Fahrkurven eines Raumportal-Bewegungs¬ automaten bzw. eines Transport-Bewegungsautomaten über Bahnschaltfunktionen gesteuert. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, die Steuerung der einzelnen Bewegungsautomaten einer Transportanordnung voneinander getrennt bzw. jeweils autark durchzuführen.
Diese Bahnschaltfunktionen bzw. schnellen peripheren Ausgabeanweisungen sind in der Fig. 16 mit Kreisen gekennzeichnet. Sie werden während der Positioniervorgänge des Bewe¬ gungsautomaten schnell an die übergeordnete Steuerung übergeben. Mit diesen Bahnschalt¬ funktionen können somit vorteilhaft Kollisionsüberwachungen, Signale für Sauger oder
Greifer bzw. Start-/Stoppsignale für Vor- oder Folgemaschinen realisiert werden. Weiter dienen sie vorteilhaft dazu, der übergeordneten Steuerung die Position der untergeordneten Einheit, d.h. des Transport-Bewegungsautomaten bzw. des Raumportal-Bewe¬ gungsautomaten, mitzuteilen. Pro untergeordnete Einheit (also z.B. pro Raumportal-Bewe¬ gungsautomat) sind vorzugsweise ca. 20 Bahnschaltfunktionen (BSF) vorgesehen. Fig. 16 zeigt beispielhaft einen Teil der verwendbaren Bahnschaltfunktionen (BSF).
Im folgenden wird beispielhaft anhand der Fig. 16 der Ablauf einer Fahrkurve beschrieben. Erreicht der Bewegungsautomat die Warteposition 430, in der der Bewegungsautomat stehenbleibt, wenn kein Freigabesignal zur Teilaufnahme von der übergeordneten Steuerung bzw. Vormaschine vorliegt, so wird über die Bahnschaltfunktion BSF 21 der übergeordneten Steuerung mitgeteilt, daß diese Position erreicht wurde. Liegt ein Freigabesignal vor, so wird die Warteposition einfach überfahren. Fährt der Bewegungsautomat weiter Richtung Übernahmeposition 410, so wird über eine Bahnschaltfunktion BSF 22 der übergeordneten Steuerung mitgeteilt, daß sich der Bewegungsautomat innerhalb des Kollisionsbereichs befindet. Eine weitere Bahnschaltfunktion BSF23 teilt mit, daß der Sauger eingeschaltet ist und der Greifer bereit ist. Über die Bahnschaltfunktion BSF25 wird der übergeordneten Steuerung übermittelt, daß sich der Bewegungsautomat in der Übernahmeposition 410 befindet. Bei der Übernahmeposition 410 wird eine kurze Wartezeit gestartet, um das Teil korrekt aufzunehmen. Während dieser Wartezeit kann vorteilhaft die nächste Übernahm¬ eposition berechnet werden. Dies ist z.B. dann notwendig, wenn Teile von einem Stapel nacheinander durch den Raumportal-Bewegungsautomaten bzw. Transport-Bewe¬ gungsautomaten aufgenommen werden. Über ein am Bewegungsautomaten angeordneten Sensor wird festgestellt, ob das Teil korrekt aufgenommen wurde. Diese Information wird dann bei BSF 26 von der übergeordneten Steuerung ausgewertet. Bei BSF 28 erfährt die übergeordnete Steuerung, daß sich der Bewegungsautomat außerhalb des Kollisionsbereiches befindet. Je nachdem, ob die übergeordnete Steuerung für die Position 440 ein Freiga¬ besignal vorgibt oder nicht, stoppt der Bewegungsautomat bei 440. Seine Position wird der übergeordneten Steuerung durch die Bahnschaltfunktion BSF 31 mitgeteilt. Liegt kein Freigabesignal vor, weil z.B. die Abgabeposition 420 belegt ist, so wartet der Bewegungs¬ automat bei der Position 440. Kurz vor der Abgabe des Teils bei 420 wird über die Bahn¬ schaltfunktion BSF 33 der Steuerung mitgeteilt, daß der Sauger ausschaltet und der Greifer zum Abgeben des Teiles öffnet. Bei 420 wird vorteilhaft wiederum eine kurze Wartezeit
gestartet, um das Teil korrekt abzugeben bzw. zu übergeben. Diese Wartezeit wird vorteil¬ haft dazu genutzt, das Teil korrekt abzugeben bzw. die bei der nächsten Abgabe anzufahren¬ de Abgabeposition (z.B. innerhalb einer Palette) zu berechnen. Die Abgabeposition wird der übergeordneten Steuerung mittels der Bahnschaltfunktion BSF 35 mitgeteilt. Der an der Greifeinrichtung angeordnete Sensor übermittelt der übergeordneten Steuerung, daß nun kein Teil mehr durch den Greifer erfaßt wird. Diese Information wird bei BSF 36 von der übergeordneten Steuerung ausgewertet. Mit BSF 37 wird der übergeordneten Steuerung mitgeteilt, ob die Palette voll ist oder nicht. Diese Information läßt sich ebenfalls entweder durch an den Paletten angebrachte Sensoren gewinnen oder aus der Abgabeposition innerhalb einer Palette schließen. Die Bahnschaltfunktion BSF 39 kann vorteilhaft dazu dienen, einer mit dem Raumportal-Bewegungsautomaten bzw. dem Transport-Bewegungsautomaten zusammenarbeitenden Maschine (z.B. eine Folgemaschine) den Zustand der Lagereinheiten mitzuteilen. Weiter werden jeweils von der Übernahmeposition 410 und der Abgabeposition 420 Signale an die übergeordnete Steuerung abgegeben, die mitteilen, ob ein Teil aufgenom¬ men bzw. abgegeben wurde. Diese Information wird vorzugsweise ebenfalls durch an der Aufnahme und Abgabeposition angeordnete Sensoren gewonnen. Dieser soeben beschriebene Ablauf einer Transportkurve ist auch in entgegengesetzter Richtung realisierbar.
Fig. 17 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Transportvorgangs eines Raumportal-Bewegungs¬ automaten bzw. Transport-Bewegungsautomaten gemäß der Erfindung.
Bei einer Warteposition-Aufnahme befindet sich der Bewegungsautomat in einer Warte¬ stellung außerhalb des Kollisionsbereichs, um nach einer Freigabe durch die übergeordnete Steuerung in Richtung auf die Übernahmeposition weiterzufahren. Liegt ein derartiges Freigabesignal schon vor, wird die Warteposition überfahren. Ist der Bewegungsautomat bei der Übernahmeposition angelangt, so wird ein Signal an die übergeordnete Steuerung übermittelt, um diese zu informieren. Mittels eines Greifsensors wird festgestellt, ob ein Teil erfaßt ist oder nicht. Ist dies der Fall, so fährt der Bewegungsautomat weiter in Richtung auf die Warteposition-Abgabe. Wird das Teil nicht erfaßt, so ergeben sich vorteilhaft zwei Möglichkeiten. Zum einen wird von einem Bediener das Teil per Hand dem Greifer zu¬ geführt und der Bediener quittiert den Fehler. Durch den Greifsensor und Signal wird dann festgestellt, ob die Handzufuhr zuvor erfolgreich war. Ist dies nicht der Fall, so stoppt der
Bewegungsablauf. Ist dies der Fall, so fährt der Bewegungsautomat weiter Richtung Warte position-Abgabe.
Wählt der Bediener die zweite Möglichkeit, so wird das Teil vom Bediener per Hand entnommen und er quittiert mit einem Signal. Diese Übergabe wird von dem Greifsensor überprüft. Ist sie nicht erfolgreich, so wird der Bewegungsablauf gestoppt. Ist sie erfolg¬ reich, so fährt der Bewegungsautomat in die Warteposition- Auf nähme zurück, um, falls ein neues Teil angeliefert wird, wieder Richtung Übernahmeposition zu fahren.
Hat der Bewegungsautomat die Warteposition für die Abgabe (Wartepos. -Abg.) erreicht, so fährt er, je nachdem, ob ein Freigabesignal von der übergeordneten Steuerung vorliegt oder nicht, zur Abgabeposition weiter oder wartet an der Warteposition für die Abgabe. Hat der Bewegungsautomat die Abgabeposition erreicht, so gibt er wiederum ein Signal an die übergeordnete Steuerung ab. Nach erfolgreicher Abgabe, was wiederum durch den Greifsen¬ sor überwacht werden kann (nicht gezeigt), kehrt der Bewegungsautomat wiederum zu der Warteposition für die Aufnahme zurück. Werden die räumlichen Positionen verändert, so ist mit diesem Ablauf auch eine Beladung von Maschinen bzw. Entladung von Lagereinheiten realisierbar.
Wie bereits oben erwähnt, ist auch eine Software-Überwachung der Ist-Werte bzw. der Raumpositionen eines Bewegungsautomaten beim Abfahren seiner Fahrkurve realisierbar. Die hieraus gewonnenen Informationen werden vorteilhaft zur Kollisionsüberwachung eingesetzt. Ein logischer Ablauf einer derartigen Kollisionsüberwachung ist in Fig. 18 zu sehen. Hierin kennzeichnen X Y, und Z λ die aktuelle Ist-Position der X-, Y- bzw. Z-Achse eines in einer unteren Ebene befindlichen Bewegungsautomaten. X 2 , Y 2 und Z kennzeichnen dagegen die Ist-Position der X-, Y- bzw. Z-Achse eines Bewegungsautomaten in der oberen Ebene. X > < , Y > < und Z > < kennzeichnen die Differenz zwischen den X-, Y- bzw. Z-Positionen der Bewegungsautomaten in der oberen und unteren Ebene zueinander. Diese Differenzen werden als Konstanten festgelegt. Vorteilhaft wird für diese Konstanten der kleinstmögliche Abstand zwischen den Positionen gewählt, bei denen noch keine Kollision vorliegt. Hierbei wird vorzugsweise auch noch der Bremsweg berücksichtigt.
Spricht die Kollisionsüberwachung an, so wird vorteilhaft jeder Positioniervorgang abge¬ schaltet. Ein Bediener kann dann im Handbetrieb den Bewegungsautomaten nur in ent¬ gegengesetzter Richtung aus dem Kollisionsraum herausfahren.
Die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen bzw. Verfahrensvarianten können natürlich zum Transportieren von Werkstücken aller Art, wo dies zweckmäßig ist, aus Fertigungs- bzw. Bearbeitungsstationen in Verpackungs-, Transport- bzw. Lager¬ einheiten, insbesondere Paletten, oder umgekehrt benutzt werden.
In den Fig. 19a und 19b werden die auszuwechselnden Werkzeuge der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. der Transport-Bewegungsautomaten und die Anordnung der Werkzeuge in speziell dafür vorgesehenen Lagereinheiten erläutert (z.B. Werkzeugwechsel-Paletten). Die Ebenen der erfindungsgemäßen Anordnungen, z.B. die Anordnung der Werkzeuge bzw. deren Lagereinheiten 550 der Transport-Bewegungsautomaten 510 unten auf der rechten Seite der Transportrichtung, die Lagereinheiten 550ur I und 550ur II, sind so gedacht: der Werkzeugwechsel soll immer von einem gerade eingebauten Werkzeug Nr. 1 auf ein neues einzubauendes Werkzeug Nr. 2 erfolgen. Die Lagereinheit 550ur I soll demnach die ausge¬ wechselten Werkzeuge Nr. 1 aufnehmen und ist zum Beginn des Werkzeugwechsels leer. Als erster Auswechselvorgang wird das Werkzeug Nr. 1 der Transport-Bewegungsautomaten 510, z.B. Greifer oder Saugerspinne, auf der Position 511 der Lagereinheit 550ur I abgelegt. Danach wird aus der Lagereinheit 550ur II von der Position 515 ein Schablonenträger- Greifarm 515 vom Transport-Bewegungsautomaten 510 entnommen, der für die Aufnahme und den Transport der sogenannten Schablonen, die auf sogenannten Schablonenträgern 513 und 514 mit Schnellspannern befestigt sind, vorgesehen ist.
Schablonen sind aus Metall und Kunststoff gefertigte, den Formen der Teile angepaßte Teilehalter. Der Übergabe-Bewegungsautomat nimmt die Teile mit Schablonen (bzw. Werkzeugen) und hält sie damit beim Transport fest. Die Werkzeuge Nr. 1 der Übergabe- Bewegungsautomaten bzw. die Schablonen und die Schablonenträger Nr. 1 513 werden mit dem Schablonenträger-Greifer 515 des Transport-Bewegungsautomaten vom Übergabe- Bewegungsautomaten in die Lagereinrichtung 550ur I verbracht. Der Transport-Bewegungs¬ automat verbringt die Werkzeuge Nr. 2 des Übergabe-Bewegungsautomaten (die Schablonen bzw. Schablonenträger) 514 aus der Lagereinheit 550ur II zum Übergabe-Bewegungs-
automaten. Danach wird der Schablonenträger-Greifarm vom Transport-Bewe¬ gungsautomaten 510 zur Lagereinheit 550ur I gebracht und an der Position 515 abgelegt. Nun fährt der Transport-Bewegungsautomat 510 zur Lagereinheit 550ur II und übernimmt das Werkzeug Nr. 2 512. Mit diesem Ablauf sind vom Transport-Bewegungsautomaten 510 die alten Werkzeuge (z.B. Werkzeug Nr. 1) in eine Lagereinheit 550ur I verbracht worden und die neuen Werkzeuge (z.B. Werkzeug Nr. 2) für den Übergabe und Transport-Bewe¬ gungsautomaten aus der Lagereinheit 550ur II übernommen worden, d.h. es wurde ein Werkzeugwechsel für Übergabe- und Transportbewegungsautomat 510 vom Werkzeug Nr. 1 auf Werkzeug Nr. 2 durchgeführt. Der Austausch der Werkzeuge eines Transport-Bewe¬ gungsautomaten 520 ohne Übergabe-Bewegungsautomaten benötigt keine Schablonen bzw. Schablonenträger und damit auch keinen Schablonenträgergreifer 515. Es werden nur das Werkzeug Nr. 1 in die Lagereinheit 550ur I auf die Position 521 verbracht, und das Werk¬ zeug Nr. 2 aus der Lagereinheit 550ur II von der Position 522 übernommen. Die Anordnung eines neuen Werkzeuges bzw. Nr. 2 in den Lagereinheiten 550 II der unteren Ebene bzw. das alte oder auszuwechselnde Werkzeug Nr. 1 in den Lagereinheiten 550 I der unteren Ebene, gewährleistet definierte Positionen der Werkzeuge in der unteren Ebene und ist damit beliebig oft ausführbar.
Die Anordnungen der Lagereinheiten 550 gemäß Fig. 19b sind für die Positionen der Werkzeuge des Werkzeugwechsels gedacht, wenn Transport-Bewegungsautomaten 530, 540 übereinander z.B. in einer oberen Ebene gemäß der erfindungsgemäßen Anordnung an¬ gebracht sind. Die Lagereinheiten 550 befinden sich beim Werkzeugwechsel der Transport- Bewegungsautomaten 530, 540 auf den Positionen 550or III, wo das auszuwechselnde Werkzeug Nr. 1 531 aufgenommen wird bzw. bei 550or IV, wo das neue Werkzeug Nr. 2 auf der Position 532 bereitgestellt wird. Bezüglich des Transport-Bewegungsautomaten 540 ist die Anordnung so gewählt, daß die Lagereinheit 550ol III das auszuwechselnde Werkzeug Nr. 1 541 aufnimmt und die Lagereinheit 550ol IV das neue Werkzeug Nr. 2 auf der Position 542 bereitstellt. Beim Werkzeugwechsel von der Nr. 1 auf die Nr. 2 werden die Nummern als Parameter betrachtet. Man könnte auch sagen, daß ein Werkzeugwechsel von dem einen Werkzeug auf ein zweites Werkzeug stattfindet, wobei die Werkzzeugnummern- festlegung völlig frei ist.
Die Fig. 20a bis 20c zeigen den schematischen Ablauf des vollautomatischen Werkzeug¬ wechsel (WzW) je nach den Anordnungen in den Ebenen der Fig. 19a und 19b, wobei der Werkzeugwechsel in mehreren Unterbetriebsarten realisiert werden kann.
Bei der Betriebsart Werkzeugwechsel- Vollautomatik läuft alles vollautomatisch ab, die Vorgabe der neuen Werkzeugnummer bzw. die Umschaltung in die Betriebsart. Ein Werk¬ zeugwechsel und dessen Start wird von extern, z.B. einer Vormaschine (Saugertransfer¬ presse), vorgegeben. Die Betriebsart Werkzeugwechsel Halbautomatik und -Halbautomatik- Teil wird mit Hand angewählt und gestartet. Der Ablauf geschieht Schritt für Schritt, nachdem der vorhergehende Schritt bzw. die vorhergehenden Schritte ausgeführt wurden. Fig. 20a zeigt die allgemeinen Vorgaben des Werkzeugwechsels bis zum Start. Nach dem Start läuft für jeden Transport-Bewegungsautomaten der Werkzeugwechsel logisch gleich ab (siehe Fig. 20c). Besitzt eine Transportanordnung jedoch einen Übergabe-Bewegungs¬ automaten, so läuft der Werkzeugwechsel eines Übergabe- und Transport-Bewegungs¬ automaten nach Fig. 20b ab. Nach dem Start des Werkzeugwechsels fahren die Transport- Bewegungsautomaten in eine Parkposition, um keine Kollisionen untereinander bzw. mit den Lagereinheiten zu erzeugen. Sind die Transport-Bewegungsautomaten in ihrer Parkposition, werden die Lagereinheiten der Produktionsteile des Werkzeugs Nr. 1 abtransportiert, gleichzeitig fährt der Übergabe-Bewegungsautomat in eine Werkzeug-Abgabeposition. Sind diese beiden Schritte ausgeführt, werden die Lagereinheiten mit dem Werkzeuglagerplätzen, z.B. Werkzeugwechselpaletten I und II, jeweils für die unteren Transport-Bewegungs¬ automaten und WzW-Paletten III und IV jeweils für die oberen Transport-Bewe¬ gungsautomaten herangeführt (siehe Fig. 19a und 19b). Ist dieser Schritt ausgeführt, wird das Werkzeug Nr. 1 am Hubschlitten des Transport-Bewegungsautomaten 516 in die definierte Lagereinheit nach Fig. 19a und 19b rechts unten auf die Position 511 geführt. Ist dieser Schritt ausgeführt, übernimmt der Transport-Bewegungsautomat einen Schablonen- trägergreifarm (GFA) zum Greifen der Schablonenträger aus der Position 515 der WzW- Palette II. Ist dieser Schritt ausgeführt, werden vom Transport-Bewegungsautomaten die Schablonenträger des Werkzeugs Nr. 1 vom Übergabe-Bewegungsautomaten in die Lager¬ einheit 511 auf die Positionen 513 übergeben.
Ist die Betriebsart WzW-Halbautomatik-Teil ausgewählt, so fahren die Transport-Bewe¬ gungsautomaten in ihre kollisionsfreie Parkposition. Sind die Parkpositionen angefahren,
wird der WzW- Ablauf unterbrochen, um z.B. Reparaturarbeiten, ohne Werkzeuge ausführen zu können. Von diesem Stop des halbautomatischen Werkzeugwechsels kann vorzugsweise nur an derselben Stelle mit Hand erneut gestartet werden.
Im nächsten Schritt werden von einem Transport-Bewegungsautomaten die Schablonenträger des Werkzeugs Nr. 2 aus der Lagereinheit 512 von der Position 514 zum Übergabe-Bewe¬ gungsautomaten übergeben. Ist dieser Schritt ausgeführt, wird der Schablonenträgergreifer GFA an die Position 515 in der Lagereinheit 511 übergeben. Die Schritte Schablonenträger- greifer-Aufnahme und -Abgabe und die Schritte Schablonenträger vom Übergabe-Bewe¬ gungsautomaten werden zur Lagereinheit übertragen und von der Lagereinheit zum Überga¬ be-Bewegungsautomaten. Sie werden vorzugsweise nur bei einem Transport-Bewegungs¬ automaten mit einem Übergabe-Bewegungsautomaten angewandt, z.B. in der Ebene unten rechts gemäß Fig. 20b und 19a.
Ist der letzte Schritt ausgeführt, wird vom Transport-Bewegungsautomaten 510 das Werk¬ zeug Nr. 2 von der Position 512 übernommen. Nach diesem Schritt fahren die Transport- Bewegungsautomaten in Parkposition. Ist dieser Schritt ausgeführt, werden die Werk¬ zeugwechsel-Lagereinheiten abtransportiert und gleichzeitig die Automatik-Programme und Daten für das neue Werkzeug Nr. 2 in die Steuerwerke geladen bzw. aktiviert. Ist der Schritt, WzW-Lagereinheiten abtransportieren, ausgeführt, werden die Lagereinheiten für die Teile des Werkzeugs Nr. 2 herangeführt. Sind die Automatik-Programme für das Werkzeug Nr. 2 geladen, dann fahren die Transport-Bewegungsautomaten und der Übergabe-Bewe¬ gungsautomat in die Startstellung des Automatik-Zyklus. Sind diese Schritte ausgeführt, wird vom allgemeinen Teil des Werkzeugwechsels (siehe Fig. 20a) überprüft, ob alle Bewegungs¬ automaten ihren WzW ausgeführt haben. Ist dieser Schritt erfüllt, wird wieder in Automatik zurückgeschaltet. Die Fig. 20c erklärt den Werkzeugwechselablauf für einen Transport- Bewegungsautomaten ohne Übergabe-Bewegungsautomaten.