DE102008024397A1

DE102008024397A1 - Wandelbares Produktionssystem und Transfermodul hierzu

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Publication number: DE102008024397A1
Application number: DE102008024397A
Authority: DE
Inventors: Alexander Bader; Walther Maier; Uwe Prof. Dr. Ing. Heisel
Original assignee: Universitaet Stuttgart
Current assignee: Universitaet Stuttgart
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-11-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein wandelbares Produktionssystem mit Fertigungseinrichtungen und diese beschickende Transfermodule. Zur Steigerung der Universalität, Mobilität, Skalierbarkeit, Modularität und Kompatibilität wird vorgeschlagen, die Transfermodule unabhängig von den Fertigungseinrichtungen zu gestalten und diese reversibel und frei zueinander anordenbar zu gestalten. Hierzu wird ein Transfermodul vorgeschlagen, das schmal baut, indem Transferrichtung und Antriebsrichtung senkrecht zueinander angeordnet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein wandelbares Produktionssystem mit mehreren, miteinander verketteten Fertigungseinrichtungen und Transfermodulen zur Versorgung dieser mit zu bearbeitenden Werkstücken sowie ein Transfermodul.
Beim Fertigen von Werkstücken wie beispielsweise Pleueln, Zylinderköpfen, Achsschenkeln, Zahnrädern oder Getriebegehäusen, durchläuft jedes Werkstück typischerweise nacheinander eine große Anzahl verschiedener Bearbeitungsprozesse, etwa Drehen, Fräsen, Bohren, Schaben mit definierter Schneide oder Schleifen und Honen mit undefinierter Schneide. Die Bearbeitungsprozesse werden jeweils mit hoch spezialisierten Fertigungseinrichtungen durchgeführt. Die Fertigungseinrichtungen sind dabei durch Transporteinrichtungen miteinander verkettet, so dass die Werkstücke von einer Fertigungseinrichtung zur nächsten gelangen können. Beispielsweise ist die Verkettung von einzelnen Fertigungseinrichtungen eines Fertigungssystems oder Produktionssystems bekannt, die den Transport von Werkstücken zwischen den Fertigungseinrichtungen, welche beispielsweise nach dem Fließlinienprinzip erfolgt, bezeichnet.
Bei Verwendung des Fließlinienprinzips durchlaufen das Werkstück oder die Werkstücke nacheinander mehrere Fertigungseinrichtungen, wobei lineare und eine verzweigte Verkettungen unterschieden werden. Das lineare Fließlinienprinzip beinhaltet mehrere in Reihe, das heißt seriell, angeordnete Fertigungseinrichtungen, die das Werkstück oder die Werkstücke nacheinander durchlaufen. Vor einer Fertigungseinrichtung kann das Werkstück gepuffert werden. Das verzweigte Fließlinienprinzip beinhaltet mehrere Fertigungseinrichtungen, die parallel angeordnet sind. Dabei werden die Werkstücke parallel auf verschiedene Fertigungseinrichtungen verteilt und nach Bearbeitung wieder vereinigt. Ein verkettetes Fertigungssystem ist beispielsweise aus DE 10 2004 003 587 A1 bekannt, bei der Fertigungseinrichtungen über ein hochgelegtes Transfermodul verkettet sind. Aus EP 1 488 884 A2 ist weiterhin eine Fertigungslinie mit wenigstens zwei Fertigungseinrichtungen bekannt, die eine Anförderbahn und eine Abförderbahn auf verschiedenen Ebenen aufweist. Die Werkstücke sind auf Paletten angeordnet. Aus DE 4312406 C2 ist eine Vorrichtung zum getakteten Transport von Werkstücken oder Werkstückträgern in einer Transfermaschine nach dem Fließlinienprinzip bekannt. Die Transfermaschinen müssen dabei so ausgerichtet sein, dass ihre Hauptachsen in die gleiche Richtung zeigen. Auf Grund der Integration einer Schwenk armvorrichtung als Transporteinrichtung in die Transfermaschine ist eine Verwendung der Transportvorrichtung bei beliebigen Fertigungseinrichtungen oder Fertigungssystemen mit gemischten Fertigungseinrichtungen nicht möglich. Aus DE 10 2004 059 054 A1 ist eine als Werkstückfördereinrichtung benannte Einrichtung bekannt, welche eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit mindestens zwei nebeneinander liegenden Fertigungseinrichtungen mit senkrechter Arbeitsspindel zum Einspannen der Werkstücke und mindestens einen Werkzeughalter zur Aufnahme mehrerer Werkzeuge betrifft, und mit mindestens einem Werkstückgreifer, wobei der Werkstückgreifer entlang von Führungen zwischen den Fertigungseinrichtungen verfahrbar ist und einen Greifer zum Zu- und Abführen bearbeiteter und unbearbeiteter Werkstücke zu den Arbeitsspindeln in die Arbeitsräume bewegbar ist.
Moderne Produktionssysteme sollen in vorteilhafter Weise wandelbar sein. Dies bedeutet, dass wie oben beschrieben verkettete Produktionssysteme durch weitgehende Rekonfigurierbarkeit der Fertigungseinrichtungen die Möglichkeit für externe Veränderungen durch interne Rekonfigurierungsvorgänge der Fertigungseinrichtungen offen halten sollten. Wandlungsbefähiger für wandlungsfähige Produktionssysteme sind beispielsweise Universalität, Mobilität, Skalierbarkeit, Modularität und Kompatibilität.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wandelbares Produktionssystem vorzuschlagen, das bezüglich Universalität, Mobilität, Skalierbarkeit, Modularität und Kompatibilität verbessert ist.
Die Aufgabe wird durch ein wandelbares Produktionssystem gemäß den Ansprüchen 8 bis 13, insbesondere unter Verwendung eines Transportmoduls der Ansprüche 1 bis 7 gelöst.
Es wird ein wandelbares Produktionssystem mit einem oder mehreren Fertigungseinrichtungen zur Bearbeitung von Werkstücken vorgeschlagen sowie eine Verkettungseinrichtung zur Verkettung der Fertigungseinrichtungen untereinander oder die Verkettung eines Fertigungsmoduls mit einer Bereithaltungseinrichtung, beispielsweise einem Werkstückbunker gegebenenfalls mit nachgeschalteter Vereinzelungseinrichtung am Anfang des Produktionssystems oder am Ende des Produktionssystems mit einer Ablageeinrichtung, beispielsweise einem Magazin oder einer Palletieranlage. Das wandelbare Produktionssystem zeichnet sich durch eine Modularisierung der Verkettungseinrichtung mit einem oder mehreren Transfermodulen, Handhabungsmodulen wie Greifermodulen und/oder Spannmodulen sowie gegebenenfalls Puffermodulen als Werkstück-Puffermöglichkeiten aus, die eine einmal aufgebaute Konfiguration eines Produktionssystems leicht und in kürzester Zeit wandeln.
Das wandelbare Produktionssystem kann ein oder mehrere Transfermodule mit einer Kinematik bestehend aus mindestens einem Tragarm und zumindest einem Stützarm aufweisen, wobei der eine Endpunkt des Stützarms am Tragarm angeordnet ist, sodass die Kinematik bei einer Translation des einen Endpunktes des Tragarms in eine Richtung eine hierzu senkrechte Translation des gegenüberliegenden Endpunktes des Tragarms bedingt. Insbesondere wird die Kinematik so ausgelegt, dass bei einer Verlagerung einer Endseite des Arms in vertikale Richtung eine Translation der anderen Endseite des Tragarms in horizontaler Richtung erfolgt. Auf diese Weise lassen sich besonders schmale Transfermodule herstellen. Zur Stabilisierung einer an der freien Endseite des Tragarms angeordneten Aufnahmeplatte für Werkstücke, Greifer oder Halte-, Manipulations- und/oder Positionierwerkzeugen kann ein parallel zu dem Arm angeordneter zweiter Tragarm angeordnet sein, der unter denselben kinematischen Voraussetzungen betrieben wird. In vorteilhafter Weise erfolgt hiermit eine Sperrung des Drehfreiheitsgrades der Aufnahmeplatte und eine gleichbleibende Winkellage der Aufnahmeplatte wird erzielt.
In Transfermodulen, bei den die horizontalen Arbeitshöhen zwischen dem Aufnahmepunkt beispielsweise in der Aufnahmeeinrichtung und dem Ablagepunkt beispielsweise in einer Fertigungseinrichtung oder Ablageeinrichtung unterschiedlich sind, können der oder die Stützarme mittels eines Gelenks verdrehbar und vertikal am Gehäuse oder Gestell des Transfermoduls verlagerbar angebracht sein. Somit kann während der horizontalen Bewegung des Werkstücks eine vertikale Bewegung überlagert werden. Hierzu können der oder die Stützarme auf einer zweiten vertikalen Schiene angeordnet sein, in der eine gegenüber der ersten Schiene unabhängige vertikale Verlagerung des oder der Gelenke des oder der Stützarme möglich ist. Die Bewegung kann mittels eines entsprechenden Antriebs erfolgen, der auch für die Verlagerung des oder der Tragarme eingesetzt wird. Durch ein derartiges Transfermodul ist nicht nur eine translatorische Bewegung der Werkstücke auf unterschiedlichen Arbeitshöhen möglich sondern auch ein vertikales Umfahren von Hindernissen zwischen der Aufnahme und Ablage des Werkstücks. Es versteht sich, dass derartige Transfermodule ohne mechanische Änderungen an Wechsel der Arbeitshöhen anpassbar sind.
Das Transfermodul kann in der Weise ausgestaltet sein, dass diese beziehungsweise deren Handhabungsmodul wie Aufnahmeplatte, Endeffektor oder Aufnahmewerkzeug in den Arbeitsraum einer Fertigungseinrichtung hineinkragt, die Wechselposition der Werkstücke also innerhalb des Arbeitsraums der Fertigungseinrichtung sein kann.
Die Dimension eines Transfermoduls kann durch die Länge des oder der Tragarme, der Länge der Stützarme, die Lage der Gelenkangriffspunkte der Gelenke zwischen Tragarmen und Gestell, Stützarmen und Tragarmen, Stützarmen und Gestell sowie Tragarmen und Handhabungseinrichtung erfolgen. Zusätzlich können die Hublänge des Antriebs beziehungsweise der Antriebe und damit auch die Arbeitshöhe sowie unterschiedliche Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und/oder Kraftverhältnisse vorgegeben werden. Das Transfermodul kann insbesondere zur Erhöhung der Skalierbarkeit, Kompatibilität und Universalität eine Kinematik aufweisen, die nach der Dimensionierung während eines Restrukturierungsprozesses während eines Umbaus des wandelbaren Produktionssystems veränderbar ist. Mittels einer derartigen Kinematik kann beispielsweise die Reichweite, die Armübersetzung und die Arbeitshöhe nachträglich in einem vorgegebenen Rahmen eingestellt werden. Hierzu kann vorgesehen sein, die Position des Stützarms am Gestell des Transfermoduls und die Position des Stützarms an dem oder den Tragarmen verstellbar zu gestalten. Eine entsprechende Position kann frei wählbar bestimmt sein, wobei zur Bildung stabiler Verbindungen in vorgegebenen Abständen, beispielsweise einem Lochraster, formschlussbildende Einrichtungen wie Bolzenverbindungen vorgesehen sein können. Weiterhin kann ein Gewichtskraftausgleich im Transfermodul zur Reduzierung der Antriebskräfte vorgesehen sein.
Am freien Ende des oder der Tragarme kann ein Gelenk vorgesehen sein, an dem eine mechanische Schnittstelle beispielsweise in Form einer Aufnahmeplatte, Adapterplatte, eines Greifers, eines Endeffektors, eines Handhabungsmoduls, eines Werkstückträgerspannsystems, einer anderen Dreh-, Wende- oder Wechseleinrichtung oder dergleichen montiert ist, mit dessen Hilfe ein Werkstück während des Transfer- bzw. Bewegungsvorgangs oder eines Bearbeitungsvorgangs gehalten und mit dem Handhabungsmodul zusätzlich rotiert und/oder bewegt oder ausgetauscht wird.
In einem alternativen Ausgestaltungsbeispiel kann die während des Betriebes feste, jedoch zu Rekonfigurationszwecken einstellbare Aufnahme der Stützarme am Gestell in der Weise ausgestaltet werden, dass die Aufnahme mittels eines weiteren Antriebs verstellbar ist, so dass auch während des Betriebes des Transfermoduls die Arbeitshöhe, das heißt, die Höhe, auf der ein Werkstück transportiert, aufgenommen und abgelegt wird, variiert werden kann.
Die Steuerung des Antriebs beziehungsweise der Antriebe eines Transfermoduls kann jeweils für sich mit einer Steuerung je Transfermodul, das heißt autark, oder durch die Einbindung der Antriebe in die mehrachsige Steuerung der Fertigungseinrichtung erfolgen. Weiterhin können die Transfermodule über eine einheitliche Schnittstelle verfügen, so dass sie im Fall einer autarken Steuerung, beispielsweise im Zusammenhang mit den Fertigungseinrichtungen, einer übergeordneten gemeinsamen Steuerung zugänglich sind und von der gemeinsamen Steuerung beispielsweise bezüglich ihrer Taktzeiten gesteuert werden.
Zur Erzielung einer verbesserten Standfestigkeit kann das Transfermodul auf dem Boden oder am Gestell einer Fertigungseinrichtung montiert werden. Die Fertigungseinrichtungen und die Transfermodule sind daher frei zugänglich und können beispielsweise für Wartungsarbeiten und zur Störungsbehebung gut erreicht werden, indem sie leicht voneinander trennbar sind.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Frontansicht eines Transfermoduls und
2 bis 5 schematische Darstellungen von wandelbaren Produktionssystemen in Draufsicht.
Die in diesem Erfindungsanspruch beschriebenen Fertigungseinrichtungen können sowohl spezielle Fertigungseinrichtungen wie Sondermaschinen zur spanenden Bearbeitung, als auch konventionelle Werkzeugmaschinen wie Fräsmaschinen, Drehmaschinen, Schleifmaschinen oder auch andere Produktionseinrichtungen wie Laserbearbeitungs-, Beschriftungs-, Oberflächenbehandlungs-, Montage- oder Verpackungseinrichtungen oder ähnliches sein.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Transfermoduls T, das universell, mobil, skalierbar, modular und aufgrund seines eigenständigen Aufbaus zu unterschiedlichen möglichen Fertigungseinrichtungen (z. B. Werkzeugmaschinen) kompatibel ist. Das Transfermodul T transferiert in einem gerichteten Transport entlang des Transferwegs –sx/+sx Werkstücke zwischen zwei Fertigungseinrichtungen oder von einem Platz, beispielsweise einer Bereithaltungseinrichtung in die Bearbeitungsposition der Fertigungseinrichtung. Infolge einer senkrechten Anordnung des Hubs yh des den Schlitten 8 antreibenden Antriebs 9 zum Transferweg –sx/+sx kann eine besonders schmale Form eines Transfermoduls T vorgeschlagen werden. Im Ausführungsbeispiel führt die Adapterplatte 1 eine horizontale Bewegung entlang des Transferwegs –sx/+sx aus. An die Adapterplatte 1 kann ein Endeffekor in Form eines Greifers, eine Palettenhalterung oder dergleichen montiert werden. Der Endeffektor kann auch direkt über eine Platte und das Gelenk 2 mit dem Transfermodul T verbun den sein. Der Trägerarm 3 bewegt das Werkstück bzw. den Endeffektor beispielsweise von der Anfangsposition –sx zur Endposition +sx, typischerweise horizontal.
Zur besseren Lastverteilung und zur Beibehaltung der rotatorischen Ausrichtung der Adapterplatte 1 kann der Tragarm 3 durch einen zweiten Tragarm 3' ergänzt werden. Der Tragarm 3 ist über ein am Fußpunkt verschiebbares Gelenk 7 mit einem Schlitten 8 verbunden. Der Schlitten 8 wird mittels eines Antriebs 9 angetrieben und führt eine vertikale Bewegung aus. Die Verlagerung des Schlittens 8 kann sowohl durch einen Lineardirektantrieb oder mittels an sich bekannter Maschinenelemente, beispielsweise Getrieben wie Zahnstange/Ritzel oder Kugelumlaufgewinden erfolgen.
Durch Verschiebung des Gelenks 4, das zwischen den Enden des Tragarms 3 positionierbar und feststellbar den Stützarm 5 mit dem Tragarm verbindet, können unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse erreicht werden. Das Übersetzungsverhältnis und der Hub yh des Schlittens 8 sowie die Länge des Tragarms 3 und des Stützarms 5 bestimmen den maximalen Transferweg –sx/+sx. Der Stützarm 5 und gegebenenfalls der mit derselben Funktion für den Tragarm 3' mit dem Gelenk 7' ausgestattete zweite Stützarm 5' sind jeweils über die Gelenke 4, 4' mit den Tragarmen 3, 3' verbunden. Die Gelenke 6, 6' verbinden die Stützarme 5, 5' mit dem Gestell 10, so dass die Adapterplatte 1 eine gerichtete in der Regel horizontale lineare Bewegung ausführt, wenn der Schlitten 8 entlang der Profilschienenführung mit dem Hub yh durch den Antrieb 9 verlagert wird.
Zur Einstellung der Transport- beziehungsweise Arbeitshöhe t und zur weiteren Variation der Bewegungsmöglichkeiten, beispielsweise einer Höhenanpassung während des Betriebs mittels eines weiteren die Gelenke 6, 6' verlagernden Antriebs können die Gelenke 6, 6' ebenfalls auf einem beweglichen Schlitten angeordnet sein. Auf diese Weise kann zum einen die Arbeitshöhe außerhalb des Betriebs selbstständig, das heißt, vom Antrieb unterstützt, an eine sich ändernde Produktionsumgebung angepasst werden und zum anderen während des Betrieb bei entsprechender Steuerung des Antriebs ein Werkstück an verschiedenen Arbeitshöhen aufgenommen und abgelegt werden, indem der der die Stützarme vertikal verlagernde Antrieb entsprechend gesteuert wird. Das Gestell 10 wird zur besseren Standfestigkeit zum Boden versteift und in der Regel am Boden fixiert.
2 zeigt den beispielhaften Aufbau eines wandelbaren Produktionssystems PS1 bestehend aus zwei Fertigungseinrichtungen F1, F2 und drei Transfermodulen T1, T2, T3 sowie einer Bereithaltungseinrichtung B wie Bunker zum Bereitstellen der Rohteile RT und einer Ablageeinrichtung M wie Magazin zum Ablegen der Teile am Ende des Produktionssystems PS1. Mittels eines auswechselbaren werkstückspezifischen Handhabungsmoduls H1, beispielsweise in Form eines Greifers entnimmt das erste Transfermodul T1 aus der Bereithaltungseinrichtung B, beispielsweise einem Rohmaterialbunker mit Vereinzelungseinrichtung ein Rohteil RT beziehungsweise ein Werkstück W und transportiert dieses zur ersten Fertigungseinrichtung F1 in die dort vorhandene Spannvorrichtung S. Alternativ können auch auf einem Werkstückträger oder einer Palette gespannte Werkstücke W transportiert werden. Die translatorische, horizontale Bewegung von der Bereithaltungseinrichtung B in das Fertigungsmodul F1 erfolgt weg- oder positionsgesteuert über die Tragarme 3, 3' und Stützarme 6, 6' (1) mittels einer vertikalen Bewegung von einem oder zwei Antriebsschlitten 8 (1).
Nach der Bearbeitung entnimmt ein zweites Transfermodul T2 das Werkstück W aus der ersten Fertigungseinrichtung F1. Gleichzeitig kann das erste Transfermodul T1 ein neues Werkstück W aus der Bereithaltungseinrichtung in die erste Fertigungseinrichtung F1 zuführen. An Fertigungseinrichtungen F1, F2, an denen die Taktzeit für die Bearbeitung voll genutzt wird, können somit kürzeste Wechselzeiten realisiert werden. Das in 1 dargestellte zweite Transfermodul T2 bedient die Fertigungseinrichtung F2 mit der Entnahme des Werkstücks W und die Fertigungseinrichtung F2 mit dem Zuführen des Werkstücks W. Typischerweise besitzt ein wandelbares serielles Produktionssystem n + 1 Transfermodule, wobei die Anzahl n der Anzahl der Fertigungseinrichtungen entspricht.
Das wandelbare Produktionssystem PS1 ist universell skalierbar, das heißt, es kann um Fertigungseinrichtungen und hierzu erforderliche Transfermodule erweitert beziehungsweise reduziert werden. Durch den schlanken Aufbau mit vertikalem Antrieb der Transfermodule T1, T2 können die Fertigungseinrichtungen F1, F2 mit wenig Raumbedarf eng zueinander gestellt werden. Durch Änderung der Länge der auskragenden Tragarme 3, 3' und der Stützarme 6, 6' sowie deren Anlenkpunkte mittels der Gelenke 4, 4', 6, 6', 7, 7' können unterschiedliche Transferwege –sx/+sx und unterschiedliche Arbeitshöhen t (1) eingestellt werden.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines wandelbaren Produktionssystems PS2 mit zwei Fertigungseinrichtungen F1, F2, beispielsweise für die Drehbearbeitung in Form von horizontalen Universaldrehmaschinen und einem Puffermodul P. Die Transfermodule T1, T2, T3, T4 sind mit Handhabungsmodul H1, H2, H3, H4 ausgerüstet, das eine kleine Dreh- und/oder Schwenkbewegung des Greifers oder Endeffektors ermöglicht. Mit Hilfe dieses Handhabungsmoduls H1, H2, H3, H4 für die Werkstücke W können die Transfermodule T1, T2, T3, T4 auch in beliebigen Winkeln zu den kartesischen Achsen der Fertigungseinrichtungen F1, F2 aufgestellt werden. Das Ausführungsbeispiel zeigt zudem die Kompatibilität der Transfermodule T1, T2, T3, T4 in Fertigungsmodule F1, F2 mit eingeschränkter Zugänglichkeit, wie dies z. B. eine konventionelle Drehmaschine oft besitzt. In 3 ist zudem ein Puffermodul P dargestellt, um z. B. eine Zwischenprüfung und Ausschleusung, Störungsüberbrückung oder eine zusätzliche automatisierte oder manuelle Bearbeitung durchführen zu können. Das Puffermodul P kann in unterschiedlicher Ausführung, beispielsweise als Senkrechtspeicher oder als Regalsystem ausgeführt werden. Der Abtransport der Fertigteile FT erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel durch das Transfermodul T4.
4 zeigt als Ausführungsbeispiel ein wandelbares Produktionssystem PS3 mit zwei Fertigungseinrichtungen F1, F2 und zwei Transfermodulen T1, T2 mit mit Wechselgreifern ausgestatteten Handhabungsmodulen H1, H2. Die Handhabungsmodule H1, H2 sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils mit einem Doppelgreifer ausgestattet, um kurze Nebenzeiten realisieren zu können. Aus der Bereithaltungseinrichtung B mit Vereinzelungseinrichtung nehmen die Transfermodule T1, T2 Rohteile RT, die sie den Fertigungseinrichtungen F1, F2 zuführen. Die Handhabungsmodule H1, H2 mit dem Doppelgreifer entnehmen in der Wechselposition das Fertigteil FT von der Spannvorrichtung und wechseln ein Rohteil RT in die Fertigungseinrichtungen F1, F2 ein. Die Fertigteile FT werden anschließend mit den Transfermodulen T1, T2 in den Ablageeinrichtungen M1, M2 abgelegt. Andere Handhabungsmodule mit Doppelgreifern, Wechselgreifern und dergleichen sind ebenfalls möglich.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines wandelbaren Produktionssystems PS4 mit serieller Verkettung der Fertigungszellen FA und FB und paralleler oder serieller Verkettung der Fertigungseinrichtungen innerhalb der Fertigungszellen. Der übergeordnete Werkstückfluss ist von oben nach unten gerichtet auf der rechten Seite der 5 durch eine Bereithaltungseinrichtung B für die Rohteile RT, drei Transfermodule T5, T6, T7, zwei Puffermodule P3, P4 und eine Ablageeinrichtung M für die Fertigteile FT dargestellt. Das Transfermodul T5 entnimmt die Rohteile RT aus der Bereithaltungseinrichtung B und transportiert sie zum Puffermodul P3. Vom Puffermodul P3 werden die Werkstücke über einen Wechsler mittels des Transfermoduls T2 entweder zum Puffermodul P1 oder in die Fertigungseinrichtung F2 transferiert. Ein weiteres Transfermodul T1 übernimmt die Verkettung vom Puffer P1 zur Fertigungseinrichtung F1. Die Fertigungseinrichtungen F1, F2 können damit sowohl zeitparallel die gleichen, als auch hintereinander unterschiedliche Fertigungsaufgaben wahrneh men. Fertigungseinrichtung F1 und Fertigungseinrichtung F2 bilden mit den dazugehörigen Transfermodulen T1, T2 eine Fertigungszelle FA.
Die Weiterverarbeitung der Werkstücke W erfolgt in den Fertigungseinrichtungen F3, F4, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Drehmodule dargestellt sind und die Fertigungszelle FB bilden, die entsprechend der Fertigungszelle FA mittels der Transfermodule T3, T4 und des Puffermoduls P2 bezüglich des Materialflusses identisch aufgebaut ist. Bei unterschiedlichen Werkstücken W oder Teilefamilien für die Fertigungszellen FA, FB können die Transfermodule T5, T6, T7 mit gegenüber den Handhabungsmodulen H1, H2 der Transfermodule T1, T2, beziehungsweise der Handhabungsmodule H3, H4 der Transfermodule T3, T4 verschiedenen, in Form von Handhabungsmodulen H5, H6, H7 in Form von Doppel- oder Mehrfachgreifern ausgestattet werden, um auf einem Verkettungssystem unterschiedliche Werkstücke transportieren zu können.

1: Adapterplatte
2: Gelenk
3: Tragarm
3': Tragarm
4: Gelenk
4': Gelenk
5: Stützarm
5': Stützarm
6: Gelenk
6': Gelenk
7: Gelenk
7': Gelenk
8: Schlitten
9: Antrieb
10: Gestell
B: Bereithaltungseinrichtung
F1: Fertigungseinrichtung
F2: Fertigungseinrichtung
F3: Fertigungseinrichtung
F4: Fertigungseinrichtung
FA: Fertigungszelle
FB: Fertigungszelle
FT: Fertigteil
H1: Handhabungsmodul
H2: Handhabungsmodul
H3: Handhabungsmodul
H4: Handhabungsmodul
H5: Handhabungsmodul
H6: Handhabungsmodul
H7: Handhabungsmodul
M: Ablageeinrichtung
P: Puffermodul
P1: Puffermodul
P2: Puffermodul
P3: Puffermodul
P4: Puffermodul
PS1: Produktionssystem
PS2: Produktionssystem
PS3: Produktionssystem
PS4: Produktionssystem
RT: Rohteil
S: Spannvorrichtung
–sx/+sx: Transferweg
T: Transfermodul
t: Arbeitshöhe
T1: Transfermodul
T2: Transfermodul
T3: Transfermodul
T4: Transfermodul
T5: Transfermodul
T6: Transfermodul
T7: Transfermodul
W: Werkstück
yh: Hub

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004003587 A1 [0003]
- EP 1488884 A2 [0003]
- DE 4312406 C2 [0003]
- DE 102004059054 A1 [0003]

Claims

Transfermodul (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) für ein wandelbares Produktionssystem (PS1, PS2, PS3, PS4) mit einem Tragarm (3) zur Aufnahme eines Werksstücks (W) an einem ersten Ort und einem gerichteten Transport an einen zweiten Ort, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (3) das Werkstück (W) in eine erste Richtung transportiert und der Antrieb des Tragarms (3) hierzu senkrecht erfolgt.
Transfermodul (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (W) in horizontale Richtung transportiert und der Antrieb des Tragarms (3) in vertikale Richtung erfolgt.
Transfermodul (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (3) an einem Ende eine Aufnahmeeinrichtung (H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7) zur Aufnahme des Werkstücks (W) aufweist und an einem gegenüberliegenden Ende der Aufnahmeeinrichtung (H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7) mittels eines ersten Gelenks (7) an einem durch einen Antrieb senkrecht zur Bewegung des Werkstücks (W) längs eines Gestells (10) verlagerbaren Schlitten (8) aufgenommen ist, wobei der Tragarm (3) zwischen beiden Enden mittels eines zweiten Gelenks (4) mit einem Stützarm (5) verbunden ist.
Transfermodul (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützarm (5) mittels eines dritten Gelenks (6) verdrehbar und in vertikaler Richtung fest am Gestell (10) aufgenommen ist.
Transfermodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützarm mittels eines dritten Gelenks auf einem zweiten längs des Gestells verlagerbaren, von einem zweiten Antrieb angetriebenen Schlitten angeordnet ist.
Transfermodul (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gelenk (4) entlang des Tragarms (3) an einer frei wählbaren Position des Tragarms (3) festlegbar ist.
Transfermodul (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gelenk (6) an einer frei wählbaren Position zwischen einem Fußteil des Gestells und dem ersten Gelenk (7) am Gestell (10) festlegbar ist.
Transfermodul (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Tragarm (3) ein zweiter Tragarm (3') mittels eines ersten Gelenks (7') am Schlitten (8) mit einem vorgegebenen Abstand aufgenommen, mittels eines Stützarms (5') in demselben Abstand am Gestell (10) abgestützt ist und die Aufnahmeeinrichtung (H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7) denselben Abstand zum Tragarm (3) aufnimmt.
Transfermodul (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Schlitten (8) von einem Linearantrieb, von einem Zahnstange-Ritzel-Antrieb, von einem Riemenantrieb, von einer Gewindespindel oder durch eine Kugelumlaufspindel angetrieben wird.
Transfermodul (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Transfermodule (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) autark gesteuert werden oder zumindest ein Transfermodul (T, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) in eine Steuerung eines wandelbaren Produktionssystems (PS1, PS2, PS3, PS4) integriert ist.
Wandelbares Produktionssystem (PS1, PS2, PS3, PS4) mit zumindest einer Fertigungseinrichtung (F1, F2, F3, F4) zur Bearbeitung von Werkstücken (W) und zumindest zwei Transfermodulen (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) zum Transport der Werkstücke (W) zwischen einer Bereithaltungseinrichtung (B) unbearbeiteter Werkstücke (W), der zumindest einen Fertigungseinrichtung (F1, F2, F3, F4) und einer Ablageeinrichtung (M) für bearbeitete Werkstücke (W), dadurch gekennzeichnet, dass Transfermodule (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) und Fertigungseinrichtungen (F1, F2, F3, F4) reversibel und frei zueinander positionierbar angeordnet sind.
Wandelbares Produktionssystem (PS1, PS2, PS3, PS4) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Transfermodul (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7) gemäß den Ansprüche 1 bis 7 verwendet wird.
Wandelbares Produktionssystem (PS1) gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl n seriell angeordneter Fertigungsanlagen (F1, F2) und eine Anzahl n + 1 Transfermodulen (T1, T2, T3) sowie einer Bereithaltungs- und einer Ablageeinrichtung (B, M) in der Weise angeordnet sind, dass jeweils ein Transfermodul (T2) zwischen den Fertigungsanlagen (F1, F2) angeordnete und jeweils ein Transfermodul (T1, T3) zwischen einer Fertigungsanlage (F1, F2) und der Bereithaltungs- beziehungsweise Ablagevorrichtung (B, M) angeordnet ist. (2)
Wandelbares Produktionssystem (PS2) gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Fertigungseinrichtungen (FS1, FS2) direkt benachbart seriell zueinander mit seitlichem Zugriff zweier Transfermodule (T1, T2, T3, T4) angeordnet sind und jeweils zwei Transfermodule (T1, T2; T3, T4) zueinander bezüglich einer Horizontalbewegung ihrer Arme (3) senkrecht zueinander angeordnet auf eine Fertigungseinrichtung (FS1, FS2) zugreifen, wobei jeweils ein einer Fertigungseinrichtung (FS1, FS2) zugeordnetes Transfermodul auf eine Bereithaltungseinrichtung (B), eine Puffereinrichtung (P) oder eine Ablageeinrichtung (M) zugreift. (3)
Wandelbares Produktionssystem (PS3) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallel zueinander angeordnete Fertigungseinrichtungen (F1, F2) mit jeweils einem diesen zugeordneten Transfermodul (T1, T2), die ein Rohteil (RT) aus einer gemeinsamen Bereithaltungseinrichtung (B) aufnehmen und gleichzeitig ein von der Fertigungseinrichtung (F1, F2) bearbeitetes Fertigteil in getrennten Ablageeinrichtungen (M1, M2) ablegen. (4)
Wandelbares Produktionssystem (PS4) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei aus mehreren seriell oder parallel verketteten Fertigungseinrichtungen (F1, F2, F3, F4) Fertigungszellen (FA, FB) bilden, wobei die einzelnen Fertigungseinrichtungen durch Transfermodule (T1, T2, T3) mit Werkstücken (W) bestückt und die Fertigungszellen (FA, FB) untereinander mittels Transfermodulen (T4, T5, T6, T7) miteinander verkettet und die Werkstücke (W) in eine Ablagevorrichtung (M) abgelegt werden. (5)