DE19910028B4

DE19910028B4 - Bearbeitungsautomat mit austauschbaren Arbeitsmodulen und Verfahren zum Betreiben desselben

Info

Publication number: DE19910028B4
Application number: DE19910028A
Authority: DE
Inventors: Norbert Hammermeister; Norbert Jehl
Original assignee: HAMMERMEISTER SONDERMASCHINENE; HAMMERMEISTER SONDERMASCHINENENTWICKLUNG GmbH
Current assignee: HAMMERMEISTER SONDERMASCHINENE; HAMMERMEISTER SONDERMASCHINENENTWICKLUNG GmbH
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2019-03-09
Also published as: DE19910028A1

Abstract

Bearbeitungsautomat (2) mit einer Mehrzahl von Arbeitsmodulen (4), die mindestens ein Bearbeitungsmodul, ein Ausgabemodul für den fertigbearbeiteten Gegenstand und mindestens ein Zuführmodul (8) für den zu bearbeitenden Gegenstand und/oder von Einzelteilen davon aufweist, mit einer Basiseinheit (6), welche eine Steuerung für den Bearbeitungsautomaten und Versorgungseinrichtungen für die Arbeitsmodule (4) aufweist und mit der die einzelnen Arbeitsmodule (4) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eines der Arbeitsmodule (4) mit einer Spannvorrichtung (46) lagedefiniert an der Basiseinheit (6) angeschlossen ist,
daß der Versorgungsanschluß zwischen der Basiseinheit (6) und diesem Arbeitsmodul (4) als ein Vorsorgungsanschlußmechanismus mit mindestens einer Schnellkopplungsverbindung so ausgebildet ist, daß beim An- und Abschließen dieses Arbeitsmoduls (4) automatisch auch der Versorgungsanschluß zwischen der Basiseinheit (6) und diesem Arbeitsmodul (4) hergestellt oder unterbrochen wird, und
daß dieses Arbeitsmodul (4) fahrbar ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungsautomaten mit einer Mehrzahl von Arbeitsmodulen, die mindestens ein Bearbeitungsmodul, ein Ausgabemodul für den fertig bearbeiteten Gegenstand und mindestens ein Zuführmodul für den zu bearbeitenden Gegenstand und/oder von Einzelteilen davon aufweist, mit einer Basiseinheit, welche eine Steuerung für den Bearbeitungsautomaten und Versorgungseinrichtungen für die Arbeitsmodule aufweist und mit der die einzelnen Arbeitsmodule verbunden sind, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Bearbeitungsautomaten.

Derartige Montage- oder Bearbeitungsautomaten werden für den Zusammenbau bzw. für das Weiterverarbeiten von Gegenständen wie Schaltern, Steckern, Kugelschreiber, etc. verwendet. Über die reine Montage hinaus können derartige Montage- oder Bearbeitungsautomaten auch solche Bearbeitungen wie Bedrucken, Verzinnen, Prüfen etc. ausführen.

Zu solchen Bearbeitungsautomaten gehören beispielsweise sogenannte Roboterzellen. Das sind Bearbeitungsautomaten, die an ihrer Basiseinheit einen oder mehrere Roboterarme mit daran angebrachten Arbeitseinrichtungen aufweisen.

Alternativ kann es sich bei dem Bearbeitungsautomaten auch um sogenannte Drehteller- oder Rundtaktsysteme handeln, bei denen die zu bearbeitenden Gegenstände getaktet auf einem ringförmigen Transportbereich voranbewegt werden. Im Zentrum des ringförmigen Transportbereichs befindet sich eine im wesentlichen runde stationäre Arbeitsplattform, auf der Arbeitseinrichtungen, die an der Basiseinheit befestigt sind, angebracht sind. Diese Arbeitseinrichtungen werden von einer im wesentlichen mittig angeordneten Zentraleinrichtung, die eine (oder mehrere separate) Hubbewegung ausführt, über einen (oder mehrere) Mitnehmer-Kulissenmechanismus arbeitsmäßig derart angetrieben, daß in Taktpausen des Drehtellers durch die Hubbewegung der Zentraleinheit Arbeitsbewegungen von den Arbeitseinrichtungen ausgeführt werden. Sternförmig um die Basiseinheit herum und außerhalb des Drehtellers sind die einzelnen Arbeitsmodule angeordnet, wobei generell ein Arbeitsmodul einer Arbeitseinrichtung zugeordnet ist und diese positionsmäßig relativ zueinander präzise angeordnet sind. Bei den Arbeitsmodulen handelt es sich beispielsweise um ein Ausgabemodul für den fertig bearbeiteten Gegenstand, um ein oder mehrere Zuführmodule für den zu bearbeitenden Gegenstand und/oder von Einzelteilen davon und um Bearbeitungsmodule, welche Arbeitsschritte beim Zusammenbau des Gegenstands, beispielsweise Schrauben, Löten, Verzinnen, Clipsen, Biegen, Stauchen, Prägen, Bedrucken etc. oder Prüfen des Gegenstands, ausführen können. Die Arbeitseinrichtungen der Basiseinheit sind häufig Greifer oder Übergabeeinrichtungen, welche von den Arbeitsmodulen Bauteile oder Baugruppen aufnehmen und beispielsweise auf dem zu bearbeitenden Gegenstand in Position bringen, so daß sie von der nächsten Arbeitseinrichtung mit dem zu bearbeitenden Gegenstand vereinigt werden können. Generell ist vorstellbar, daß die Arbeitseinrichtungen die gleichen Arbeitsschritte ausführen können, wie sie auch von den Bearbeitungsmodulen ausgeführt werden können. Die Greifer oder Übergabeeinrichtungen können aber auch das auf dem Transportbereich geführte Zwischenprodukt aufnehmen und an das entsprechende Arbeitsmodul übergeben und von dort ein bearbeitetes Zwischenprodukt aufnehmen und auf dem Transportbereich ablegen.

Ein derartiger Bearbeitungsautomat nach dem Rundtaktprinzip ist aus DE 298 17 445 U1 bekannt. Die Arbeitsmodule bestehen aus an der Basiseinheit angebrachten Arbeitstischen, an denen Zuführvorrichtungen mittels einer Steck-Rast-Verbindung austauschbar befestigt sind. Ein Austausch eines kompletten Arbeitsmoduls ist nicht vorgesehen.

Der Bearbeitungsautomat kann auch nach dem Längstransfersystem aufgebaut sein, das man sich im wesentlichen als ein abgewickeltes Rundtaktsystem vorstellen kann. Die Zentraleinrichtung, welche die Hubbewegung ausführt kann beispielsweise als eine in Längsrichtung der Basiseinheit parallel zu dem Transportbereich verlaufende Nut- oder Kulissenschiene ausgebildet sein.

Typischerweise werden die Bearbeitungsautomaten für einen speziellen zu bearbeitenden Gegenstand gebaut, d. h. die Arbeitseinrichtungen und die Arbeitsmodule werden fest mit der Basiseinheit verschraubt und die Versorgungsleitungen, beispielsweise für Druckluft, Stromversorgung und/oder Sensor- bzw. Steuersignale, sind fest verlegt. Das Auswechseln einzelner beschädigter Arbeitsmodule oder sogar das Umrüsten eines Bearbeitungsautomatens auf einen anderen zu montierenden Gegenstand ist extrem zeitaufwendig und kostenintensiv. Dazu kommt, daß nach einem solchen Vorgang der Bearbeitungsautomat neu justiert werden muß. Lediglich für eine Roboterzelle ist aus DE-A-34 13 255 das Auswechseln von Arbeitsmodulen an einer Basiseinheit bekannt. Dieses Dokument zeigt ein fahrbares Arbeitsmodul mit einem fahrbaren Untergestell, auf dem ein Arbeitstisch mit verschiedenen Arbeitsgeräten angeordnet ist. Der Arbeitstisch kann relativ zu dem Untergestell von einer Hebeeinrichtung angehoben und abgesenkt werden. Die Basiseinheit weist ebenfalls ein Untergestell auf, das über die eigentliche für die Roboterarme erforderliche Arbeitsplatte hinaus fortgesetzt ist und Auflageflächen für den Arbeitstisch des Arbeitsmoduls aufweist. Zur Zentrierung sind an den Auflageflächen des Untergestells der Basiseinheit Zentrierzapfen vorgesehen, die gemeinsam mit entsprechenden Zentrieröffnungen in dem Arbeitstisch des Arbeitsmoduls eine Zentrierung des Arbeitsmoduls relativ zu der Basiseinheit bewerkstelligen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Konstruktion liegt in dem komplizierten Mechanismus, der zum Verbinden des Arbeitsmoduls mit der Basiseinheit verwendet wird. Typischerweise sind die Arbeitsgeräte auf dem Basismodul relativ schwer, so daß ein relativ kräftiger Hebemechanismus erforderlich ist. Außerdem muß während des Anschließens des Arbeitsmoduls an der Basiseinheit bereits eine Strom- oder Pneumatikzufuhr zu dem Arbeitsmodul hergestellt sein, um die Hebeeinrichtung zu aktivieren. Außerdem müssen die einzelnen Versorgungsleitungen jeweils einzeln mit einer Mehrfachkupplung an der Basiseinheit verbunden werden. Das führt zu Fehlerquellen beim Anschluß des Arbeitsmoduls an die Basiseinheit und zu möglicher Beschädigung des Bearbeitungsautomaten.

Auch DE 35 26 524 zeigt einen Bearbeitungsautomaten, bei dem das Auswechseln von Arbeitsmodulen an einer Basiseinheit bekannt ist. Das Arbeitsmodul ist selbstfahrend ausgebildet und ist über eine separate Versorgungsleitung versorgt, sofern es nicht durch eine aufladbare Batterie, etc. autark ist. Dieser Berbeitungsautomat weist Stifte und zugehörige Aufnahmen an dem fahrbaren Arbeitsmodul bzw. der Basiseinheit auf, die eine geeignete Positionierung des fahrbaren Arbeitsmoduls erlauben.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bearbeitungsautomaten mit mindestens einem auswechselbaren Arbeitsmodul bereitzustellen, welches einfach an die Basiseinheit herangebracht werden kann und schnell und ohne, daß dabei schon ein Versorgungsanschluß hergestellt sein muß, mit der Basiseinheit lagedefiniert verbunden werden kann, wobei gleichzeitig mit dem lagedefinierten Verbinden des Arbeitsmoduls mit der Basiseinheit das Anschließen der Versorgungsanschlüsse erfolgt und ein Verfahren zum Betreiben desselben auszubilden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für einen Bearbeitungsautomaten der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens eines der Arbeitsmodule mit einer Spannvorrichtung lagedefiniert an der Basiseinheit angeschlossen ist, daß der Versorgungsanschluß zwischen der Basiseinheit und diesem Arbeitsmodul als ein Versorgungsanschlußmechanismus mit mindestens einer Schnellkopplungsverbindung so ausgebildet ist, daß beim An- und Abschließen dieses Arbeitsmoduls automatisch auch der Versorgungsanschluß zwischen der Basiseinheit und diesem Arbeitsmodul hergestellt bzw. unterbrachen wird, und daß dieses Arbeitsmodul fahrbar ausgebildet ist.

Die Spannvorrichtung kann manuell, hydraulisch, pneumatisch oder magnetisch arbeiten. Die Spannvorrichtung besteht im wersentlichen aus zwei Teilen, wobei das eine Teil an dem Arbeitsmodul und das andere Teil an der Basiseinheit vorgesehen ist. Eines der beiden Teile weist beispielsweise einen kegelstumpfartigen Vorsprung auf, der zum Anschließen in eine entsprechende Öffnung an dem anderen Teil gebracht wird. Sobald das eine Teil nahe genug an das andere Teil herangefahren worden ist bzw. der kegelstumpfförmige Vorsprung weit genug in die Öffnung hineingebracht ist, wird ein Greifmechanismus, vorzugsweise automatisch, in Kraft gesetzt, der beide Teile fest gegeneinander spannt. Die Fahrbarkeit des Arbeitsmoduls erlaubt ein Zusammenspannen mit einem relativ geringen Kraftaufwand. Damit lassen sich übliche Spannvorrichtungen verwenden, wie sie beispielsweise zum Spannen von Fräswerkzeugen an Fräsmaschinen verwendet werden.

Der zentrale Versorgungsanschlußmechanismus beinhaltet eine oder mehrere Schnellkopplungsverbindungen, und ist als Ganzes so ausgebildet, daß beim An- und Abschließen des Arbeitsmoduls automatisch auch der Versorgungsanschluß zwischen der Basiseinheit und dem Arbeitsmodul hergestellt bzw. unterbrochen wird. Über den Versorgungsanschlußmechanismus werden die wesentlichen Versorgungsverbindungen und vorzugsweise sämtliche Versorgungsverbindungen zwischen der Basiseinheit und einem Arbeitsmodul hergestellt. Insbesondere erhält das Arbeitsmodul darüber die Versorgung mit Druckluft, Hydraulikmittel, Kühlwasserzulauf und -ablauf, Strom, Sensor- und/oder Steuerdaten.

Die Spannvorrichtung und der Versorgungsmechanismus können zu einem zentralen Andockmechanismus integriert sein, so daß Probleme bei der Relativpositionierung zwischen Spannmechanismus und Versorgungsanschlußmechanismus vermieden sind. Beispielsweise kann die Spannvorrichtung mittig in dem Andockmechanismus vorgesehen sein und die Schnellkopplungsverbindungen können darum herum z.B. im wesentlichen kreisförmig angeordnet sein.

Das Arbeitsmodul kann aus einem fahrbaren Untergestell, beispielsweise auf Rädern oder Rollen, einem darauf befindlichen Arbeitstisch oder einem oder mehreren Arbeitsgeräten, die auf dem Arbeitstisch befestigt sind, aufgebaut sein.

Vorzugsweise ist das anschließbare Arbeitsmodul mit einer Codierung versehen, die von der Steuerung des Bearbeitungsautomatens vor der Aufnahme des Betriebs auf Plausibilität mit dem aktuell zu fahrenden Programm hin überprüft wird. Dabei sind verschiedene Codiermöglichkeiten vorstellbar. Als einfache Lösungen sind den einzelnen Arbeitsmodulen definiert zugeordnete unterschiedlich große Widerstände oder Kapazitäten vorstellbar, die von der Basiseinheit über einen Meßanschluß ermittelt werden können. Alternativ sind geometrische Codierungen, beispielsweise in der Art von Lochkarten oder schlüsselbartartigen Vorsprüngen, oder auch magnetische Codierungen oder Codierungen in einem elektrischen Speicher oder auf Chipkarten möglich. Die Prüfung der angeschlossenen Arbeitsmodule auf Plausibilität mit dem zu fahrenden Programm stellt sicher, daß es nicht zu einem Betrieb kommen kann, bei dem beispielsweise Teile der Anlage gegeneinander fahren und sich gegenseitig oder zu bearbeitende Gegenstände beschädigen können.

Der beschriebene Bearbeitungsautomat insbesondere in Verbindung mit der Codierung der einzelnen Arbeitsmodule ermöglicht ein sehr schnelles Austauschen einzelner Arbeitsmodule bis hin zum kompletten Umrüsten der Anlage. Ein sehr großer Vorteil ist darin zu sehen, daß es möglich ist, einzelne Arbeitsmodule aber auch die Gesamtzusammenstellung des Arbeitsautomatens bei dem Hersteller auf die Funktion im Gesamtsystem hin zu überprüfen und für den Einsatz vorzubereiten, einschließlich des Fahrens von Probeläufen und der Überprüfung des zugrundeliegenden Steuerprogramms der Basiseinheit. Das so vorbereitete Arbeitsmodul kann ohne große Zeitverzögerung direkt beim Abnehmer an die dortige Basiseinheit angeschlossen werden, und nach einem kurzen Probebetrieb kann die eigentliche Produktion mit dem Bearbeitungsautomaten wieder aufgenommen werden. In ähnlicher Weise lassen sich sehr kurze Rüstzeiten erreichen, wo früher oft tagelanges oder wochenlanges Umrüsten eines Bearbeitungsautomatens erforderlich war, um darauf andere Gegenstände herzustellen. Die kürzeren Rüstzeiten erlauben auch die preisgünstige Fertigung von kleineren Serien, was bisher kosteneffizient nicht erledigt werden konnte. Das schnelle Umrüsten ist insbesondere bei den Drehteller- oder Längstransfer-Bearbeitungsautomaten auch deshalb möglich, weil generell nur eine überschaubare Anzahl von Arbeitseinrichtungen an der Basiseinheit verwendet wird. Diese lassen sich, falls das erforderlich ist, sehr leicht austauschen und justieren. Häufig sind diese auch mit einem Revolverkopf für unterschiedliche Arbeitsvorgänge versehen, so daß ein einfaches Drehen des Revolverkopfs der Arbeitseinrichtung für ein Umrüsten genügt. Es ist günstig, die Stellung des Revolverkopfes abzufragen und zur Plausibilitätsprüfung an die Steuerung des Bearbeitungsautomaten zu übermitteln.

Vorzugsweise ist der Bearbeitungsautomat ferner mit Einführflächen zum definierten Heranführen des anschließbaren Arbeitsmoduls an die Basiseinheit vorgesehen. Insbesondere ist es günstig, so eine definierte Winkellage um die Mittelachse der häufig rotationssymmetrischen Spannvorrichtung sicherzustellen. Es eignen sich dafür konusförmige Zapfen beispielsweise an der Basiseinheit, die in entsprechende Ausnehmungen an einem Arbeitsmodul eingreifen und so im wesentlichen zwangsläufig beim Heranbewegen des Arbeitsmoduls an die Basiseinheit eine korrekte Vorausrichtung des Arbeitsmoduls relativ zu der Basiseinheit schaffen. Die Feinausrichtung und das exakte Justieren wird im Verlauf des Festspannens mit der Spannvorrichtung bewirkt. Auch ebene Einführflächen, beispielsweise plattenartige Elemente, die seitlich der Position eines Arbeitsmoduls in der Art eines Trichters an der Basiseinheit angeordnet sind, können vorgesehen sein.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bearbeitungsautomaten um einen Drehteller- oder um einen Längstransfer-Bearbeitungsautomaten, dessen Basiseinheit einen Transportbereich, auf dem beim Betrieb die zu bearbeitenden Gegenstände lagedefiniert angeordnet sind und in Bearbeitungspausen getaktet voranbewegt werden, und an Positionen, die Arbeitsmodulpositionen entsprechen, Arbeitseinrichtungen, die getaktet in den Transportpausen Arbeitsschritte ausführen, aufweist, wobei die Arbeitsmodule auf der den Arbeitseinrichtungen gegenüberliegenden Seite des Transportbereichs angeordnet sein können. Gerade bei solchen Geräten, die im Gegensatz zu den Roboterzellen relativ unflexibel sind, deshalb nicht leicht abänderbar sind und eine sehr genaue Positionierung der zu bearbeitenden Gegenstände erfordern, ist die möglichst exakte Positionierung des Arbeitsmoduls besonders erwünscht. Es wird darauf hingewiesen, daß nicht an sämtlichen Arbeitsmodulpositionen an der Basiseinheit Arbeitseinrichtungen vorgesehen sein müssen und umgekehrt.

Vorzugsweise ist mit mindestens einem der anschließbaren Arbeitsmodule die zugehörige Arbeitseinrichtung derart verbunden, daß diese beim An- und Abschließen des Arbeitsmoduls ebenfalls an der Basiseinheit an- bzw. von dieser abgeschlossen wird. Das erlaubt ganz besonders kurze Rüstzeiten, da an die "nackte" Basiseinheit lediglich die einzelnen Arbeitsmodule mit den damit verbundenen Arbeitseinrichtungen angeschlossen werden müssen, das Programm in der Basiseinheit gestartet werden muß, ein kurzer Probebetrieb durchgeführt werden muß, und schließlich die Produktion aufgenommen werden kann. Es sei darauf hingewiesen, daß der hier zugrundeliegende Gedanke, die zugehörige, d.h. an der Position eines anschließbaren Arbeitsmoduls befindliche, Arbeitseinrichtung derart mit dem Arbeitsmodul zu verbinden, daß dieses beim An- und Abschließen des Arbeitsmoduls ebenfalls an der Basiseinheit an- bzw. von dieser abgeschlossen wird, unabhängig von den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere der speziell gewählten Form der lösbaren Befestigung des Arbeitsmoduls an der Basiseinheit sowie unabhängig von der Art des Anschlusses der Versorgungsleitungen an dem Basisteil für sich alleine als erfinderisch angesehen wird, gleichwohl eine entsprechende Ausbildung mit einer Spannvorrichtung und einem gleichzeitig koppelnden Versorgungsanschlußmechanismus sowie einer fahrbaren Ausbildung des Arbeitsmoduls bevorzugt ist.

Vorzugsweise sind die Arbeitseinrichtungen von einer Hubbewegungen ausführenden Zentraleinrichtung an der Basiseinheit über einen Kulissenmechanismus arbeitsmäßig antreibbar, und beim Anschließen des Arbeitsmoduls an die Basiseinheit wird der Mitnehmer der entsprechenden Arbeitseinrichtung automatisch in die Kulisse eingeführt. Eine derartige Kulisse besteht bei einem Drehteller-Bearbeitungsautomaten beispielsweise aus einer scheibenartigen Platte mit einer nach außen offenen, umlaufenden Randnut, in welche ein Mitnehmerhebel, der beispielsweise mit einer Walze versehen ist, die an der oberen und unteren Begrenzung der Nut anliegt, eingeführt wird. Wird die scheibenartige Platte entlang der Hochachse des Bearbeitungsautomaten nach oben bzw. nach unten verlagert, wird diese Bewegung über die Kulisse und den Mitnehmer auf die Arbeitseinrichtung übertragen.

Vorzugsweise sind Arbeitseinrichtungs-Führungsflächen für ein lagedefiniertes Einführen der Arbeitseinrichtung vorgesehen. Diese Arbeitseinrichtungs-Führungsflächen sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie im wesentlichen erst dann in Aktion treten, wenn das Arbeitsmodul mit den Einführflächen schon relativ definiert an die Basiseinheit herangeführt ist. Die Führungsflächen können beispielsweise einander gegenüberliegende U-förmige Nuten sein, die nach außen hin aufgeweitet sind und in die stegartige Führungsvorsprünge oder Flansche an der Arbeitseinrichtung schubladenartig eingeschoben werden. Im komplett eingeschobenen Zustand ist eine Relativbewegung zwischen Arbeitseinrichtung und Basiseinheit so gut wie ausgeschlossen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für ein Verfahren zum Betreiben eines Bearbeitungsautomaten, wie vorangehend beschrieben, dadurch gelöst ist, daß die Steuerung des Bearbeitungsautomaten vor jeder Aufnahme des Betriebs routinemäßig prüft, ob die angeschlossenen Arbeitsmodule zu dem gewählten Programm passen und ob sämtliche bei dem Programm benötigten Arbeitsmodule angeschlossen sind.

Die Steuerung kann ferner so ausgelegt sein, dass sie vor jeder Aufnahme des Betriebs routinemäßig prüft, ob die Arbeitseinrichtungen und Revolverkopfpositionen zu dem gewählten Programm passen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf einen Drehteller-Bearbeitungsautomaten in schematischer Darstellung;
2 eine zum Teil weggebrochene und zum Teil geschnittene Ansicht des Drehteller-Bearbeitungsautomaten von 1;
3 eine Detailansicht einer alternativen Ausführungsform eines Drehteller-Bearbeitungsautomaten; und
4 eine Detailansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Drehteller-Bearbeitungsautomaten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Drehteller-Bearbeitungsautomaten beschrieben werden. Grundsätzlich trifft das in diesem Zusammenhang gesagte auch auf andere Bearbeitungsautomaten, beispielsweise Längstransfer-Bearbeitungsautomaten und Roboterzellen zu.
In 1 ist die Draufsicht auf einen Bearbeitungsautomaten 2 mit einer Mehrzahl von Arbeitsmodulen 4, die sternförmig um eine Basiseinheit 6 herum angeordnet sind, gezeigt. Insbesondere die Basiseinheit 6 ist nur sehr schematisch gezeigt. So erkennt man kaum Einzelheiten davon. Diese werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 erläutert werden. An Arbeitsmodulen 4 sind detaillierter lediglich mehrere Zuführmodule 8 gezeigt, die einen Schwingtopf 10 und eine Förderstrecke 12 aufweisen. Bei den Arbeitsmodulen 4 erkennt man den Arbeitstisch 14, auf dem die entsprechenden Arbeitsvorrichtungen 10, 12 befestigt sind.
Man erkennt in 1 ferner, daß genau lokalisierte Andockpositionen 16 für die einzelnen Arbeitsmodule 4 vorgesehen sind. Bei dem gezeigten Bearbeitungsautomaten 2 sind sechzehn derartige Andockpositionen 16 zeigt. Es müssen nicht notwendigerweise an sämtlichen Andockpositionen 16 auch Arbeitsmodule 4 vorgesehen sein. Beispielsweise können entsprechende Arbeitseinrichtungen 22 der Basiseinheit 6 an solchen Positionen irgendwelche Arbeitsschritte ohne Kooperation mit einem Arbeitsmodul 4 ausführen. Alternativ können Andockpositionen 16 auch aus Platzgründen freigelassen sein. Mit unterbrochenen Linien sind zwischen den Arbeitsmodulen 4 und der Basiseinheit 6 jeweils ein Andockmechanismus 18 gezeigt. Ein solcher Andockmechanismus 18 beinhaltet eine Spannvorrichtung für das mechanische Verbinden der Arbeitsmodule 4 mit der Basiseinheit 6 sowie einen Versorgungsanschlußmechanismus mit einer oder mehreren Schnellkopplungsverbindungen für das Anschließen von Druckluft, Hydraulikfluid, Kühlwasserzufluß und -abfluß, Strom, Signal- und/oder Sensorsignale. Mehrere Schnellkopplungsverbindungen können radial oder kreisförmig um die Spannvorrichtung herum angeordnet sein.
In der 2 erkennt man wieder den Bearbeitungsautomaten 2 mit Basiseinheit 6 und einem gezeigten Arbeitsmodul 4, bei dem es sich um ein Zuführmodul 8 handelt. An der Basiseinheit 6 erkennt man den ringförmigen Transportbereich 20, auf dem beim Betrieb die zu bearbeitenden Gegenstände lagedefiniert angeordnet bzw. festgehalten sind, und in Bearbeitungspausen getaktet voranbewegt werden. Man erkennt ferner eine basiseinheitsseitige Arbeitseinrichtung 22, die so angeordnet ist, daß Arbeitsmodul 4 und Arbeitseinrichtung 22 zusammenarbeiten können. Die Arbeitseinrichtung 22 wird von einer Zentraleinrichtung 24 an der Basiseinheit 6 über einen Kulissenmechanismus 26 und einen Mitnehmer 28 an der Arbeitseinrichtung 22 angetrieben. Der Kulissenmechanismus besteht im wesentlichen aus einer scheibenartigen Platte 30 mit einer am Rand umlaufenden nach außen offenen U-förmigen Nut 32. An dem Mitnehmer 28 ist eine Rolle oder Walze 34 angeordnet, die in die umlaufende Nut 32 oben und unten anliegend eingreift, so daß der Mitnehmer 28 zwangsweise bei einer Hubbewegung der scheibenförmigen Platte 30 mitgeführt wird. Bei der gezeigten Arbeitseinrichtung 22 bewirkt die Hubbewegung über den Mitnehmer 28 eine radiale Auswärts-/Einwärtsbewegung des Arms 23. Eine weitere Hubbewegung, die über den Kulissenmechanismus 27 und den Mitnehmer 29 übertragen wird, bewirkt eine Aufwärts-/Abwärtsbewegung des Arms 23.
Der getaktete Bewegungsablauf der Basiseinheit 6 ist derart, daß in Bearbeitungspausen sämtlicher Arbeitseinrichtungen 22, d. h. dann, wenn die Zentraleinrichtung 24 keine Hubbewegung ausführt, der Drehteller oder Transportbereich 20 den zu bearbeitenden Gegenstand um genau eine Bearbeitungsposition weiterbefördert, worauf in der Transportpause des Transportbereichs 20 Hubbewegungen der Zentraleinrichtung 24 Arbeitsvorgänge der Arbeitseinrichtungen 22 und/oder der Arbeitsmodule 4 veranlaßt. Während dieser Bearbeitungsphasen wirkt ein Teil oder alle der Arbeitseinrichtungen 22 mit den zugehörigen Arbeitsmodulen 4 zusammen, übernimmt von dort anzubauende Teile des herzustellenden Gegenstands, vorgefertigte Baugruppen für den Gegenstand oder übergibt an derartigen Arbeitspositionen den zu bearbeitenden Gegenstand, um ihn an dem Arbeitsmodul zu bedrucken, zu prägen, zu löten, etc. bzw, übergibt diesen bearbeitet wieder an die Arbeitseinrichtung 22.
Wie in der 2 gezeigt, sind die Arbeitseinrichtungen 22 auf einer im wesentlichen runden stationären Arbeitsplattform 35 mit üblichen Spannmitteln in ringförmig verlaufenden Spannuten festgeschraubt.
An dem Arbeitsmodul 4 erkennt man den Arbeitstisch 14 auf einem Untergestell mit seitlichen Versteifungen 36, einer Stirnwand 38, die einer Seitenwand 40 des Gehäuses gegenüberliegend angeordnet ist, und dem zentralen Andockmechanismus 18. Der zentrale Andockmechanismus 18 ist schematisch aus zwei Teilen 42 und 44 bestehend gezeigt, wobei ebenfalls schematisch in dem zentralen Andockmechanismus 18 zur Darstellung der Spannvorrichtung ein sich von dem Arbeitsmodul 4 weg verjüngender Kegelstumpf 46 gezeigt ist, der in eine korrespondierende Öffnung des Teils 44 der zentralen Andockeinrichtung 18 eingesetzt ist. An einem nicht gezeigten Fortsatz des Kegelstumpfs 46 greift ein ebenfalls nicht gezeigter Greifmechanismus ein, beispielsweise spannzangenartig, und zieht das arbeitsmodulseitige Teil 42 der Spannvorrichtung in die konusförmige Öffnung und gegen die Basiseinrichtung 6. Die Spannvorrichtung kann so ausgebildet sein, daß im festgespannten Zustand eine Federbelastung für den Greifmechanismus dafür sorgt, daß ein Lösen des Arbeitsmoduls 4 von der Basiseinheit 6 nicht möglich ist. Erst die Beaufschlagung der Spannvorrichtung beispielsweise von Hand oder pneumatisch oder hydraulisch hebt die Federkraft auf und ermöglicht das Entfernen des Arbeitsmoduls 4 von der Basiseinheit 6. Ein Einführkonus 48 ist an der Seitenwand 40 der Basiseinheit 6 befestigt vorgesehen, um ein präzises Heranführen des Arbeitsmoduls 4 an die Basiseinheit 6 und ein präzises Andocken der beiden Teile 42 und 44 des Andockmechanismus 18 zu gewährleisten. Der Einführkonus 48 wirkt dazu mit einer Öffnung 50 in der Stirnwand 38 des Arbeitsmoduls 4 zusammen. Die Öffnung 50 in der Stirnwand 38 des Arbeitsmoduls 4 kann nach innen zu einer trichterförmigen Fläche fortgesetzt sein, um eine sehr frühzeitige relativ korrekte Ausrichtung des Arbeitsmoduls 4 zu ermöglichen.
Das Arbeitsmodul 4 ist durch Räder oder Rollen 52, 54 fahrbar ausgebildet, wobei die Rollen auch um die Hochachsen 56, 58 drehbar sind, um ein zielsicheres Manövrieren des Arbeitsmoduls 4 zu erlauben. Um auch auf einem relativ unebenen Untergrund ein korrektes Positionieren zu erlauben, kann auch eine Höhenverstellmöglichkeit, beispielsweise an jedem Rad individuell vorgesehen sein.
In der 3 ist eine Teilansicht einer alternativen Ausführungsform des Bearbeitungsautomaten 2 gezeigt. Auch hier erkennt man die Basiseinheit 6 sowie Teile des Arbeitsmoduls 4. Man erkennt ferner, daß an einer Abstützkonstruktion 60 die Arbeitseinrichtung 22, die arbeitsmäßig an der stationären Arbeitsplattform 35 der Basiseinheit 6 angeordnet ist, derart befestigt ist, daß sie mit dem Arbietsmodul 4 an die Basiseinheit 6 angeschlossen bzw. davon abgeschlossen werden kann. Dazu sind auf der stationären Arbeitsplattform 35 zwei Führungsschienen 62 in Blickrichtung des Pfeils 64 so parallel zueinander angeordnet, daß sie zwei im wesentlichen U-förmige Nuten bilden, die mit ihrer offenen Seite aufeinander zu angeordnet sind. Der Fuß einer Arbeitseinrichtung 22 ist an seinem unteren Ende seitlich flanschartig erweitert, so daß die vorstehenden Flansche in die Führungsschienen 62 eingeschoben werden können und in der eingeschobenen Position von den Nuten sicher und unverrückbar gehalten sind. Ein erweiterter Bereich 66 an dem Einführende der Führungsschienen 62 erleichtert das Einführen der Arbeitseinrichtung 22. Beim Einführen der Arbeitseinrichtung 22 wird gleichzeitig die Rolle 34 an dem Mitnehmer 28 in die Nut 32 an der die Hubbewegung ausführenden Zentraleinrichtung 24 der Basiseinheit 6 eingeführt und der Mitnehmer 29 mit dem Kulissenmechanismus 27 zusammengebracht. Damit ist die Arbeitseinrichtung 22 mit dem Ankoppeln des Arbeitsmoduls 4 an die Basiseinheit 6 betriebsbereit angeschlossen. Es sei darauf hingewiesen, daß der Abstand der beiden Führungsschienen 62 voneinander vorzugsweise für sämtliche unterschiedlichen Arbeitseinrichtungen 22 gleich ist, so daß ein beliebiges Auswechseln von Arbeitsmodulen 4 mit unterschiedlichen Arbeitseinrichtungen 22 sichergestellt ist. Alternativ kann anstelle von Führungsschienen, die in die Flansche an den Arbeitseinrichtungen 22 eingreifen, ein magnetischer Spannmechanismus vorgesehen sein, der beispielsweise zusammen mit dem Andockmechanismus aktiviert bzw. deaktiviert wird und die Arbeitseinrichtung 22, 68 auf der stationären Arbeitsplattform 35 festhält. Es ist auch möglich, die in Position gebrachte Arbeitseinrichtung 22, 68 in konventioneller Weise in den Befestigungsnuten der Arbeitsplattform 35 festzuspannen. Auch so läßt sich der Arbeitsaufwand für die Relativpositionierung einsparen und die Rüstzeit stark reduzieren.
Das vertikale Trägerelement 74 für die Arbeitseinrichtung 22 kann beispielsweise in Form einer Platte ausgebildet sein oder eine Platte, beispielsweise aus Plexiglas, haltern, die als eine Schutzverkleidung für die Basiseinheit 6 dient, um ein Greifen in deren Gefahrenbereich, z.B. durch Bedienpersonal, zu verhindern.
Bei der in 3 gezeigten Arbeitseinrichtung 68 kann auch anstelle der gezeigten Schraubbefestigung auf der stationären Arbeitsplattform 34 eine solche einschiebbare Befestigung auf der stationären Arbeitsplattform 34 vorgesehen sein. Man erkennt, daß das bewegliche Teil 70 dieser Arbeitseinrichtung mit einer Klemmverbindung 72 an der Zentraleinrichtung 26 befestigt ist.
In der 4 ist eine alternative Ausführungsform zu der in 3 gezeigten Ausführungsform dargestellt. Hier ist die Arbeitseinrichtung 22 nicht auf einer stationären Arbeitsplattform 35 festgemacht, sondern ist an einer Abstützkonstruktion 60 des Arbeitsmoduls 4 an Führungsstäben vertikalverschieblich befestigt. Lediglich der Mitnehmer 76 greift in die Kulissennut 78 der Zentraleinrichtung 24 ein. Unterhalb des Drehtellers 20 ist eine Förderstrecke 80 einer Zuführeinrichtung gezeigt, deren Ende sich unterhalb des zylinderförmigen Fortsatzes 82 der Arbeitseinrichtung 22 befindet. Bei der gezeigten Arbeitseinrichtung 22 handelt es sich um einen Vakuumgreifer. Die Zentraleinrichtung 24 führt bei Betrieb abwechselnd einen langen und einen kurzen Hub aus einer oberen Ruhelage nach unten aus. Dabei fährt während einer Transportpause des Drehtellers 20 der Vakuumgreifer durch eine Drehtelleröffnung hindurch nach unten, nimmt von der Förderstrecke 80 das dort vorne am Anschlag 84 anliegende Bauteil auf und fährt mit diesem nach oben aus dem Drehkreis des Drehtellers 20 in die Ruheposition (langer Hub). Während des nachfolgenden Transporttakts wird der Drehteller 20 um eine Position weiterbewegt, so daß ein zu bearbeitender Gegenstand unter dem Bauteil an dem Vakuumgreifer zu liegen kommt. Bei dem darauf folgenden kurzen Hub der Zentraleinrichtung 24 wird das Bauteil auf dem zu bearbeitenden Gegenstand positioniert abgesetzt, so daß es bei dem darauffolgenden Bearbeitungsschritt daran befestigt werden kann.
Man erkennt ferner, daß die Pneumatikverbindungsleitung 88 zu dem Vakuumgreifer zu dem Arbeitsmodul 4 zurückgeführt ist und über das Arbeitsmodul 4 an die Basiseinheit 6 angeschlossen ist.

Claims

Bearbeitungsautomat (2) mit einer Mehrzahl von Arbeitsmodulen (4), die mindestens ein Bearbeitungsmodul, ein Ausgabemodul für den fertigbearbeiteten Gegenstand und mindestens ein Zuführmodul (8) für den zu bearbeitenden Gegenstand und/oder von Einzelteilen davon aufweist, mit einer Basiseinheit (6), welche eine Steuerung für den Bearbeitungsautomaten und Versorgungseinrichtungen für die Arbeitsmodule (4) aufweist und mit der die einzelnen Arbeitsmodule (4) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Arbeitsmodule (4) mit einer Spannvorrichtung (46) lagedefiniert an der Basiseinheit (6) angeschlossen ist, daß der Versorgungsanschluß zwischen der Basiseinheit (6) und diesem Arbeitsmodul (4) als ein Vorsorgungsanschlußmechanismus mit mindestens einer Schnellkopplungsverbindung so ausgebildet ist, daß beim An- und Abschließen dieses Arbeitsmoduls (4) automatisch auch der Versorgungsanschluß zwischen der Basiseinheit (6) und diesem Arbeitsmodul (4) hergestellt oder unterbrochen wird, und daß dieses Arbeitsmodul (4) fahrbar ausgebildet ist.
Bearbeitungsautomat (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (46) und der Versorgungsanschlußmechanismus als ein zentraler Andockmechanismus (18) vorgesehen sind.
Bearbeitungsautomat (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anschließbare Arbeitsmodul (4) mit einer Codierung versehen ist, die von der Steuerung vor Aufnahme des Betriebs auf Plausibilität mit dem aktuellen Programm hin überprüft wird.
Bearbeitungsautomat (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Einführflächen (48; 50) zum definierten Heranführen des anschließbaren Arbeitsmoduls (4) an die Basiseinheit (6) vorgesehen sind.
Bearbeitungsautomat (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich dabei um einen Drehteller- oder um einen Längstransfer-Bearbeitungsautomaten (2) handelt, dessen Basiseinheit (6) einen Transportbereich (20), auf dem beim Betrieb die zu bearbeitenden Gegenstände lagedefiniert angeordnet sind und in Bearbeitungspausen getaktet voranbewegt werden, und an Positionen, die Arbeitsmodulpositionen entsprechen, Arbeitseinrichtungen (22; 68), die getaktet in den Transportpausen Arbeitsschritte ausführen, aufweist.
Bearbeitungsautomat (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit mindestens einem der anschließbaren Arbeitsmodule (4) die zugehörige Arbeitseinrichtung (22) derart verbunden ist, daß diese beim An- und Abschließen des Arbeitsmoduls (4) ebenfalls an der Basiseinheit (6) an- bzw. von dieser abgeschlossen wird.
Bearbeitungsautomat (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitseinrichtungen (22) von einer Hubbewegungen ausführenden Zentraleinrichtung (24) an der Basiseinheit (6) über einen Kulissenmechanismus (32, 34; 27, 29; 76, 78) arbeitsmäßig antreibbar sind und daß beim Anschließen des Arbeitsmoduls (4) an die Basiseinheit (6) ein Mitnehmer (28; 29; 76) der entsprechenden Arbeitseinrichtung (22) automatisch in die Kulisse (32; 27; 78) eingeführt wird.
Bearbeitungsautomat (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitseinrichtungs-Führungsflächen (62) für ein lagedefiniertes Einführen der Arbeitseinrichtung (22) vorgesehen sind.
Verfahren zum Betreiben eines Bearbeitungsautomaten (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Bearbeitungsautomaten (2) vor jeder Aufnahme des Betriebs routinemäßig prüft, ob die angeschlossenen Arbeitsmodule (4) zu dem gewählten Programm passen und ob sämtliche bei dem Programm benötigten Arbeitsmodule (4) angeschlossen sind.