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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Bearbeitungsplatz zur Bearbeitung eines Werkstücks, mit einem
Basismodul, das zumindest ein Prozessmodul aufnimmt und eine Fördervorrichtung
zur Förderung des
Werkstücks
aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein solches Basismodul als
Teil eines Bearbeitungsplatzes, sowie eine aus mehreren Bearbeitungsplätzen bestehende
Bearbeitungsanlage.
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Ein Bearbeitungsplatz ist bspw. aus
der Druckschrift
DE
36 25 787 C2 bekannt. Diese offenbart eine Montageeinrichtung,
die sich aus einer Vielzahl von eigenständigen modularen Arbeitsplatzeinheiten
aufbauen läßt. Jede
Arbeitsplatzeinheit umfaßt
einen vorderen und einen hinteren Längsförderer sowie einen Schaltschrank,
der eine Steuereinrichtung aufweist. Zusätzlich zu diesem Schaltschrank
können
auf den jeweiligen Arbeitsplatzeinheiten zusätzliche elektrische bzw. elektronische Steuergehäuse zur
Selbststeuerung der Arbeitseinrichtung wie Pressen, Einsetzer, Greifer,
Sortierer aufgesetzt werden, die elektronische programmierbare Steuerungen
beinhalten. Der mechanische Aufbau einer solchen Arbeitsplatzeinheit
umfaßt
ein Grundgestell, auf dem eine mit einem Gewindelochraster versehene
Montagetischplatte angeordnet ist. Am Lochraster der Tischplatte
können
die verschiedenen Einzelkomponenten (Förderer, Arbeitsgeräte, etc.)
problemlos befestigt werden.
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Der Nachteil bei dieser Montageeinrichtung besteht
darin, daß die
Steuereinheiten, die zur Steuerung der jeweiligen Einzelkomponenten
dienen, keinen festen Platz einnehmen, sondern vielmehr individuell
plaziert werden. Dies führt
nun unweigerlich dazu, daß auch
unterschiedliche Verdrahtungen zwischen der Steuereinheit und dem
Schaltschrank bzw. den allgemeinen Versorgungsleitungen vorgenommen
werden müssen.
Dies schränkt
die Flexibilität der
einzelnen Arbeitsplatzeinheiten ein und erschwert insbesondere den
Umbau solcher Arbeitsplatzeinheiten mit anderen Einzelkomponenten.
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Eine Bearbeitungsstraße mit aneinandergereihten
Bearbeitungsplätzen
ist bspw. aus DE-U1-92 08 584 bekannt. Die darin gezeigten Bearbeitungsplätze weisen
jeweils ein Basismodul auf, das mit einer Nutenplatte abgedeckt
ist, in deren Nuten ein Prozessmodul von verschiedenen Prozessmodulen eingeschoben
werden kann. Es können
Bearbeitungsplätze
für automatische
Bearbeitung und Bearbeitungsplätze
für manuelle
Bearbeitung in der Bearbeitungsstraße angeordnet sein. Die derart
ausgebildeten, autarken Bearbeitungsplätze gestatten eine rasche Anpassung
an verschiedene Bearbeitungsaufgaben. Die Bearbeitungsstraße läßt sich
aber auch aufgrund der autonomen Basismodule und der autonomen Transportvorrichtungen
flexibel aufbauen und verhältnismäßig leicht ändern.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht nun darin, Bearbeitungsplätze zu schaffen, die sich einfach
und schnell mit Einzelkomponenten ausrüsten lassen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Bearbeitungsplatz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das heißt mit anderen Worten, daß jeder
Bearbeitungsplatz mehrere Aufnahmen aufweist, in die die für die Steuerung
der Einzelkomponenten erforderlichen Steuergehäuse (Prozessmodule) eingesetzt
werden können.
Der Anschluß an
die entsprechenden elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen
Versorgungsleitungen erfolgt über
bereits vorhandene Schnittstellen (jeder Einschubaufnahme ist eine
Schnittstelle zugeordnet), so daß das Verlegen von individuellen
Leitungen nicht mehr erforderlich ist.
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Vorzugsweise umfaßt ein Basismodul vier Einschubaufnahmen
und vier Schnittstellen, wobei die Einschubaufnahmen durch unterschiedlich
breite Prozessmodule unterschiedlicher Anzahl belegt werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung
der Erfindung ist jedes Basismodul der Bearbeitungsplätze mit
einer weiteren zur ersten Fördervorrichtung
gegenläufigen
Fördervorrichtung
versehen. Anstelle der Karreestruktur wird damit eine Linienstruktur
vorgeschlagen. Dabei wird aufgrund der Vereinigung der Transportvorrichtungen
für Vorlauf
und Rücklauf
in einem Basismodul die Anzahl der benötigten Basismodule wesentlich
vermindert.
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Gemäß einer Ausbildung der Erfindung
sind Basismodule für
die Aufnahme automatisch arbeitender Prozessmodule und Basismodule
für die
Aufnahme von Prozessmodulen für
manuelle Arbeiten vorgesehen. Da die Steuerungsaufgaben für die Bearbeitungsplätze für manuelle
Bearbeitung wesentlich geringer als bei automatisch arbeitenden
Bearbeitungsplätzen
sind, kann die Ausrüstung
für die
Basismodule für
die manuelle Bearbeitung erheblich einfacher sein.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung umfassen die Steckvorrichtungen Steckverbinder für pneumatische
und/oder hydraulische Verbindungen. Dadurch sind für die Bearbeitung
erforderliche Leitungen, die beispielsweise für die Be- und Entlüftung des
Bearbeitungsplatzes oder für
die Zu- und Ableitung von Kühlflüssigkeit
dienen, durch die Steckvorrichtungen miterfasst, so dass die Auswechslung
der Prozessmodule auch hinsichtlich solcher Erfordernisse einfach
ist.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung
der Erfindung ist jede Fördervorrichtung
mit mindestens einem Endlosriemen und einer Schnellspanneinrichtung
für diesen
Riemen ausgerüstet.
Insbesondere sind für
jede Fördervorrichtung
zwei solche Riemen vorgesehen. Von den Riemen werden abhängig von der
Steuerelektronik und/oder vom Bearbeiter Werkstückträger bewegt, die in für die Bearbeitung
geeignete Positionen gebracht werden. Die Schnellspanneinrichtung
ermöglicht
ein schnelles Entfernen des Riemens, wenn dies zum Riemenwechsel
oder für das
Einfügen
der Prozessmodule notwendig sein sollte.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung
der Erfindung ist die Schnellspanneinrichtung derart ausgebildet,
daß sie
nur im entspannten Zustand des Riemens abnehmbar ist. Dadurch wird
ein ungewolltes Lösen
des Riemens verhindert.
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Die Erfindung betrifft auch eine
Bearbeitungsanlage, die mehrere erfindungsgemäße Bearbeitungsplätze aufweist.
Vorzugsweise umfaßt
die Bearbeitungsstraße
an einem Ende ein als Basismodul dienendes Umlenkmodul. Dieses Umlenkmodul lenkt
auf kleinstem Raum die Werkstückträger um.
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Die Erfindung wird nun anhand von
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Bearbeitungsanlage gemäß der Erfindung mit verschiedenen
Bearbeitungsplatzmodulen und Umlenkmodulen,
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2 eine
Seitenansicht einer weiteren Bearbeitungsanlage gemäß der Erfindung
mit anders angeordneten Bearbeitungsplatzmodulen und Umlenkmodulen,
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3 eine
Draufsicht auf die Bearbeitungsanlage der 2,
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4 bis 8 eine Draufsicht auf verschiedene Ausführungen
einer Bearbeitungsanlage gemäß der Erfindung,
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9 eine
Draufsicht auf eine Bearbeitungsanlage zur Darstellung der schnellen
Erweiterung dieser Bearbeitungsanlage,
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10a-e eine
Draufsicht auf einen automatisch arbeitenden Bearbeitungsplatzmodul
mit verschiedenen Belegungsmöglichkeiten
des Basismoduls durch Prozeßeinheiten,
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11 eine
Draufsicht auf die bei der Erfindung verwendeten Fördervorrichtungen,
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12 einen
Längsschnitt
durch eine der Fördervorrichtungen
der 11,
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13 eine
Seitenansicht der Fördervorrichtungen
der 11 und
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14a-c verschiedene
Demontierungsphasen einer Schnellspanneinrichtung der 11.
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15 eine
Seitenansicht eines auf einem Transportwagen beförderten Prozeßmoduls,
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16 das
in 15 dargestellte Prozeßmodul nach
dem Einschub in die Einschubaufnahme eines Basismoduls,
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17 eine
Seitenansicht einer weiteren Ausführung einer Bearbeitungsanlage,
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18 eine
Draufsicht auf die Bearbeitungsanlage der 17 und
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19 eine
Draufsicht auf eine weitere Ausführung
einer Bearbeitungsanlage.
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In 1 ist
eine Bearbeitungsanlage aus verschiedenen Bearbeitungsplatzmodulen 1-4 prinzipiell
dargestellt, wobei der Bearbeitungsplatzmodul 1 durch einen
Umlenkmodul 5 und der Bearbeitungsplatzmodul 4 durch
einen Umlenkmodul 6 abgeschlossen ist. Zur besseren Darstellung
sind die einzelnen Module im auseinandergerückten Zustand gezeigt. Der
Bearbeitungsplatzmodul 1-4 weist einen Basismodul 7-10 auf,
wobei diese Basismodule die gleiche Breite L aufweisen. Jeder Basismodul
ist mit nicht dargestellten Hilfsaggregaten, insbesondere einer
Strom versorgung, einer Steuerdaten liefernden Elektronik, einer
Drucklufterzeugungsvorrichtung und einem Bedienpanel, und mit einer
Fördervorrichtung
versehen, die jeweils zwei parallelgeführte Riemen, wie die Riemen 11,
für die
Förderhinrichtung und
zwei parallelgeführte
Riemen, wie die Riemen 12 für die Rückrichtung und eigene, in 1 nicht sichtbare Antriebsmittel
umfaßt.
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Grundsätzlich sind Bearbeitungsplatzmodule 1, 2 für manuelle
Bearbeitung, automatisch arbeitende Bearbeitungsplatzmodule, wie
der Bearbeitungsplatzmodul, und Streckenmodule, wie der Streckenmodul 4,
vorgesehen. Der Bearbeitungsplatzmodul 1 ist für manuelle
Bearbeitung in Nebenschlußtechnik vorgesehen.
Er enthält
daher weitere Fördervorrichtungen 13-15,
durch die das zu bearbeitende Werkstück zur bearbeitenden Person
umgeleitet werden kann. Der Bearbeitungsplatzmodul 1 ist
mit zwei autonomen Prozeßeinheiten 16, 17 ausgerüstet, die kleinere,
automatische Bearbeitungen der auf der Rückfördereinheit transportierten
Werkstücke
vornehmen können,
während
eine Bearbeitungsperson auf der anderen Seite an der Hinfördereinheit
manuelle Bearbeitungen vornehmen kann. Grundsätzlich zeigt 1, daß die manuelle Bearbeitung
von zwei Seiten des Bearbeitungsmoduls möglich ist. Der automatisch
arbeitende Bearbeitungsplatzmodul weist vier Einschubaufnahmen für maximal
vier autonome Prozeßeinheiten 18 bis 21 auf.
Die Basismodule 7-10 sind grundsätzlich mit vier, in 1 nicht dargestellten Schnittstellen
in Form von vier Steckerleisten von Hybridsteckvorrichtungen versehen,
während
die Prozeßmodule 16-21 jeweils
mit einer Schnittstelle in Form eines Steckers für diese Hybridsteckvorrichtungen
versehen sind. Die Hybridsteckvorrichtungen sind für elektrische
Verbindungen der Stromversorgung und der Steuerung sowie für pneumatische (oder/und
hydraulische) Verbindungen vorgesehen. Als Prozeßeinheit werden solche eingesetzt,
die beispielsweise zum Bearbeiten der Werkstücke durch Bohren, Fräsen, Schweißen oder
durch Prüfen
dienen.
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In den 2 und 3 ist eine weitere Bearbeitungsanlage
gezeigt, bei der die Reihenfolge der Bearbeitungsplatzmodule abweichend
gewählt
ist. Auf einen automatisch arbeitenden Bearbeitungsplatzmodul 3 folgen
ein Bearbeitungsplatzmodul 2 für manuelle Bearbeitung, ein
Bearbeitungsplatzmodul 1' für manuelle
Bearbeitung in Nebenschlußtechnik
und ein Streckenmodul 4. Der Bearbeitungsplatzmodul 1' ist mit einem
Karussell 22 zur Zuführung
von Montageteilen versehen. Wie aus 2 hervorgeht,
weisen die Basismodule 7- 9 jeweils außer einem kastenförmigen Untergestell
ein rahmenförmiges
Obergestell auf. Steckbare flexible Einergieankopplung pneumatisch
(10) und elektrisch (11) Es können aus den beschriebenen
Bearbeitungsplatzmodulen Bearbeitungsanlagen in beliebiger Anordnungsweise leicht
eingerichtet oder geändert
werden. So sind in den 4 bis 8 einige Beispiele dafür dargestellt.
In 4 ist nur ein Bearbeitungsplatzmodul
für manuelle
Bearbeitung in Verrichtungsweiter (Bearbeitung) Montage gezeigt.
In 5 enthält die Bearbeitungsanlage
der Reihe nach einen Modul 3 und zwei Module 2.
Die Bearbeitungsanlage in 6 weist
der Reihe nach zwei Module 3 und zwei Module 1 auf, während die
Bearbeitungsanlage in 8 der
Reihe nach vier Module 3 und ein Modul 2 enthält. Die
Enden dieser Bearbeitungsanlage sind jeweils mit Umlenkmodulen 5, 6 abgeschlossen.
Die Bearbeitungsanlage in 7 ist
aus einer Bearbeitungsstraße
mit zwei durch Umlenkmodule 5, 6 abgeschlossene
Streckenmodule 4 und zwei weiteren, dazu rechtwinklig angeordneten
Bearbeitungsstraßen zusammengesetzt,
von denen die linke drei Module 3 mit einem Umlenkmodul 23 und
die rechte der Reihe nach ein Modul 3, ein Modul 3' und ein Modul 1 aufweist,
das mit einem Umlenkmodul 23 abgeschlossen ist. Das automatisch
arbeitende Modul 3' hat
die halbe Breite der übrigen
Module.
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9 zeigt,
daß eine
aus Bearbeitungsplatzmodulen 1', 3, 3' und Umlenkmodulen 5, 6 bestehende
Bearbeitungsanlage leicht durch beispielsweise ein Modul 1' erweitert werden
kann, indem die beiden Module 1' aneinandergefügt werden und das Umlenkmodul 5 an
die linke Seite des linken Moduls 1' angestellt wird.
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Die Bestückung der zugehörigen Basismodule
mit unterschiedlichen Prozeßmodulen
kann in ganz unterschiedlicher und leichter Weise erfolgen. Zu diesem
Zweck sind die betreffenden Prozeßeinheiten einfach in die Einschubaufnahmen
der Basismodule zu schieben, und die Stecker der Prozeßeinheit
sind in die zugehörigen
Steckleisten der Basismodule zu stecken. Die Belegung eines Basismoduls eines
automatisch arbeitenden Bearbeitungsplatzmoduls 3 durch
Prozeßeinheit
kann dabei in der in 10 skizzierten
Weise erfolgen. Es sind vier Basismodulplätze im Modul 3 (10a) vorgesehen, von denen
nach 10b mindestens
einer durch einen beispielsweise 40 cm breiten Prozeßmodul 25, nach 10c zwei durch mindestens
einen beispielsweise 80cm breiten Prozeßmodul 26, nach 10d drei durch einen beispielsweise
120 cm breiten Prozeßmodul
und nach 10e vier durch
einen beispielsweise 160 cm breiten Prozeßmodul eingenommen werden kann
bzw. können.
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Die in den 11-13 gezeigte,
autonome Fördervorrichtung
besteht aus zwei Fördereinheiten 29, 30,
wobei die Förderein heit 29 der
Hinrichtung und die Fördereinheit 30 der
Rückrichtung
zugeordnet ist. Jede Fördereinheit
besteht im wesentlichen aus einem Elektromotor 31 bzw. 32,
einem Riemenscheibenpaar 33 bzw. 34, zwei parallel
angeordneten Endlosriemen 35, 36 bzw. 37, 38 und
zwei Schnellspanneinrichtungen 39, 40 bzw. 41, 42.
Die Fördereinheiten 29, 30 sind
auf einem Untergestell 43 ( 13)
des Basismoduls befestigt. Zwei Prozeßeinheiten 26 können in
die Fördereinheit 30 eingreifen, so
daß vor
deren Einsetzen eine Demontage der Riemen 37, 38 erforderlich
sein kann. Unter der Fördereinheit 29 sind
die angedeuteten Steckverbindungsvorrichtungen, wie die Steckverbindungsvorrichtung 48,
angeordnet.
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In 14 sind
die einzelnen Phasen der Demontage eines Riemens, beispielsweise
des Riemens 38, durch eine Schnellspanneinrichtung, beispielsweise
Schnellspanneinrichtung 42, im Prinzip dargestellt. In
der Phase der 14a wird eine Umlenkrolle 44 für den Riemen 38 aufweisendes
Spannstück 45 entriegelt
und nach innen bewegt. Die Schnellspanneinrichtung ist dabei so
ausgebildet, daß nur
im entspannten Zustand des Riemens 38 ein Gurtführungsblech 46 nach 14b und das Spannstück 45 nach 14c nach oben entfernt werden können. Auf
diese Weise lassen sich die Riemen auch bei Prozeßumbauten
schnell demontieren.
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In 15 ist
ein Prozeßmodul
näher dargestellt,
der als Prozeßmodul 16-21 verwendet
werden kann. Dieser Prozeßmodul
besteht im Wesentlichen aus einem Adapter 50, einer auf
einer Tischplatte montierten Bearbeitungsmaschine 51, einem
zu dem Adapter gehörenden
Träger 52 und
einer an diesem Träger
befestigten Prozeßsteuerung 53,
in der insbesondere eine Stromversorgungseinrichtung und eine Steuerelektronik
untergebracht sind. Die vorgenannte Schnittstelle 48 ist
auf der Seite des Prozeßmoduls durch
einen elektrischen Hybridstecker 54 und einen pneumatischen
Stecker 55 gebildet.
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Dieser Prozeßmodul wird von einem Transportwagen 56 befördert, der
mit einer Hubvorrichtung und einer daran angebrachten Gabel 57 versehen
ist, die den Adapter 50 untergreift. Mit diesem Transportwagen
wird der Prozeßmodul 50-55 in
die Einschubaufnahme des in 16 dargestellten
Basismoduls 58 eingefahren. Das Basismodul 58 ist,
wie bereits erwähnt,
mit einer Stationssteuerung 59 ausgerüstet, das insbesondere eine
Stromversorgungseinrichtung, eine Steuerdaten liefernde Elektronik,
eine Drucklufterzeugungsvorrichtung und eine Schnittstelle in Form
einer nicht dargestellten, elektrischen Buchsenleiste aufweist.
Der elektrische Stecker 54 wird nun in diese Buchsenleiste
gesteckt, während der
pneumatische Stecker 55 mit der Drucklufterzeugungsvorrichtung
verbunden wird. Damit ist der den Prozeßmodul 50-55 und den
Basismodul 58 enthaltende Bearbeitungsplatz nach Laden
eines Software-Moduls betriebsfertig.
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Die in 17 und 18 dargestellte, weitere Ausführung einer
Bearbeitungsanlage ist ähnlich
der in den 2, 3 gezeigten Ausführung aufgebaut. Statt
des manuellen Bearbeitungsplatzmoduls 2 ist jedoch ein
Bearbeitungsplatzmodul 1" vorgesehen, das
gegenüber
dem Modul 1' nicht
in Nebenschlußtechnik
arbeitet, sondern nur mit einem Karussel 22 zur Zuführung von
Montageteilen versehen ist.
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Die in 19 dargestellte,
weitere Ausführung
einer Bearbeitungsanlage ist ähnlich
der in den 2, 4 gezeigten Ausführung aufgebaut.
Statt des manuellen Bearbeitungsplatzmoduls
2 ist jedoch
ein Bearbeitungsplatzmodul 1" vorgesehen,
das gegenüber
dem Modul 1' nicht
in Nebenschlußtechnik
arbeitet, sondern nur mit einem Karussel 22 zur Zuführung von
Montageteilen versehen ist.
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Die in 19 dargestellte,
komplexere Ausführung
einer Bearbeitungsanlage besteht aus einem Vertikalteil 60,
und zwei Horizontalteilen 61, 62. Der mit Umlenkmodulen
abgeschlossene Vertikalteil weist in Reihe zwei manuelle Arbeitsplatzmodule 63, 64 auf,
die ähnlich
den Modulen 1',
jedoch ohne Karussel aufgebaut sind, einen Streckenanschlußmodul 65 und
einen Streckenanschlußmodul 66 auf.
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Das Streckenanschlußmodul 65 ist
mit einem Anschlußteil 67 zum
Anschluß des
Horizontalteils 62 ausgerüstet; dieses Anschlußteil ist
mit gegenläufigen
Fördervorrichtungen
ausgerüstet.
Der Horizontalteil 62 besteht im übrigen aus Bearbeitungsplatzmodulen 3, 3' und einem Umlenkmodul.
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Das Streckenanschlußmodul 66 ist
mit zwei Anschlußteilen 68, 69 versehen,
die jeweils wie das Anschlußteil 67 ausgebildet
sind. An den Anschlußteil 69 ist
ein automatischer Bearbeitungsplatzmodul 3 angestellt,
während
an den Anschlußteil 68 eine Reihe
aus drei Bearbeitungsplatzmodulen 3 angestellt ist. Der
Horizontalteil 61 ist mit Umlenkmodulen abgeschlossen.
Die jeweils vier Plätze
aufweisenden Module 3 des Horizontalteils 61 können unterschiedlich
mit Prozeßmodulen
belegt sein. Beispielsweise kann das erste Modul 3 mit
einem einzigen Prozeßmodul
von einer Platzbreite, das zweite Modul 3 mit einem Prozeßmodul von
zweifacher Platzbreite und das vierte Modul 3 mit zwei
Prozeßmodulen
von jeweils einer Platzbreite belegt sein.