DE4129655A1 - Verfahren und anlage zum montieren von mechanischen geraeten mit beweglichen komponenten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Montieren von mechanischen Geräten mit beweglichen Komponenten, inbesondere von Schaltern, Tastern oder dgl., wobei die einzelnen Kompo­ nenten als flächenhaftes Muster bereitgestellt werden und durch gleichzeitige Handhabung einer Vielzahl der Komponenten jeweils die Zuordnung eines Satzes von ersten Komponenten zu einem Satz zweiter Komponenten erfolgt. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf die zugehörige Anlage zur Montage von mechanischen Geräten, die aus einem Montageplatz mit Werkzeu­ gen einerseits, sowie Zuführeinrichtungen für die Komponenten andererseits besteht.

Das Prinzip der sogenannten Vielfachhandhabung ist vom Stand der Technik bereits bekannt. Dabei geht es darum, gleichzeitig mit einer Vielzahl von gleich aufgebauten Teilen gleichartige Bewegungen durchzuführen, wozu eine möglichst große Anzahl der gleichen Teile im vorbestimmten Raster angeordnet werden, so daß ein definiertes Greifen möglich ist.

Es ist auch bereits schon vorgeschlagen worden, die Vielfach­ handhabung zur Montage von mechanischen Geräten einzusetzen. Beispielsweise in der DE-OS 32 22 657 sowie in der US-PS 44 73 935 werden Methoden und zugehörige Einrichtungen beschrieben, mit denen gleiche Teile automatisiert parallel auf ein Chassis montiert werden. Eine Analyse dieser bekannten Einrichtungen zeigt aber, daß es bisher nur möglich ist, die einzelnen Komponenten von oben zu greifen, um Kollektiv der Komponenten definierte Bewegungen auszuführen und an­ schließend die Teile für sich in senkrechter Richtung abzule­ gen. Dies bedeutet insbesondere, daß beim Stand der Technik nur solche Montageabläufe über eine Vielfachhandhabung ausge­ führt werden können, bei denen eine einzige Linearbewegung der Komponenten, insbesondere ein Aufsetzen von oben, erfolgt.

Für letzteren Anwendungsfall müssen die Geräte in entsprechen­ der Weise montagegerecht konstruiert sein, so daß beim Geräte­ aufbau lediglich ein Aufeinanderschichten der Komponenten er­ folgt. Dies ist aber nicht in allen Fällen möglich. Insbeson­ dere Geräte mit betriebsmäßig bewegbaren Komponenten, wie Schalter oder dergleichen, benötigen bei der Montage bei­ spielsweise in Horizontalrichtung eine solche Verklinkung, die eine Beweglichkeit in vertikaler Richtung zuläßt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß mechanische Geräte mit beweglichen Komponenten mittels Vielfachhandhabung mon­ tiert werden können. Dazu soll eine entsprechende Anlage ge­ schaffen werden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur gleichzeitigen Montage der einzelnen Komponenten jeweils die im Muster in einer Linie und/oder Fläche liegenden Komponenten entnommen werden und als Vielfachkollektiv dem Montagevorgang mit in den unterschiedlichen Raumrichtungen notwendigen Ein­ zelbewegungen zugeführt werden. Vorzugsweise werden dabei die einzelnen Komponenten im Linearkollektiv entnommen und mon­ tiert.

Mit der Erfindung ist es nunmehr möglich, auch solche Geräte mittels Vielfachhandhabung zu montieren, die konstruktiv nicht durch ein einfaches vertikales Aufeinanderstapeln der entspre­ chend konstruierten Geräteteile möglich sind. Vielmehr können nunmehr nacheinander Bewegungen in unterschiedlichen Raumrich­ tungen durchgeführt werden. Dabei werden vorteilhafterweise zusätzlich Montagehilfen verwendet, die bewegliche oder ela­ stische Teile, beispielsweise Schraubenfedern zur Druckbeauf­ schlagung von Komponenten beim bestimmungsgemäßen Gebrauch, während der Montage der Geräte zwischenzeitlich fixieren. Ins­ besondere derartige Montagehilfen werden von der Rückseite längs einer Linie der entsprechend angeordneten Geräte gehal­ ten.

Insgesamt kann gemäß der Erfindung nunmehr ein mehrachsiger Montagevorgang erfolgen: Beispielsweise können bei den in ei­ ner Linie angeordneten einzelnen Komponenten die Montagehilfen von oben und/oder von der Rückseite angesetzt werden, während die Montagebewegungen selbst mit den Komponenten von vorn und/ oder von oben erfolgen. Damit ergibt sich ein Vielfachmontage­ system, das in der Praxis beispielsweise für die Montage von Schaltern einsetzbar ist. Da die Einzelmontage von derartigen Geräten bisher sehr arbeitsintensiv war, ergibt die Vielfach­ montagetechnik hier eine beachtliche Verbesserung der Wirt­ schaftlichkeit.

Für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bei einer Anlage der eingangs genannten Art Werkzeuge zum Ordnen der Einzelteile im Muster, Greifer zur Handhabung von in einer Reihe ausgerichteten Komponenten und ggfs. weitere Sonderwerk­ zeuge als zusätzliche Montagehilfen vorhanden. Die Werkzeuge zum Ordnen der Teile im Muster können in bekannter Weise Rüt­ tel- bzw. Schwingeinrichtungen sein. Speziell die Greifer sind linear oder flächenhaft ausgedehnt, um jeweils eine ganze Gruppe von Teilen zu greifen, mit der dann nicht nur vertikale Linearbewegungen, sondern auch Bewegungen in anderen Raumrich­ tungen ausgeführt werden können. Die weiteren Montagehilfen können einzelne Zungen in Reihenanordnung sein, die beispiels­ weise zum Festhalten von Federn in gespannter Position dienen, während weitere Montagevorgänge durchgeführt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungs­ beispieles anhand der Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 einen Schieber für ein Schaltgerät mit seinen Einzeltei­ len und im montierten Zustand,

Fig. 2 den prinzipiellen Montageablauf für den Schieber gemäß Fig. 1 bei der Fertigung von Schaltern in der Vielfachmontage und die,

Fig. 3 bis 11 die einzelnen Teilschritte beim automatisierten Montageablauf gemäß Fig. 2.

Beispielsweise Kleinschalter bestehen aus einer Reihe von Einzelteilen, die mechanisch zusammengefügt werden. Derartige Montagevorgänge werden bisher entweder manuell oder mittels eines Roboters ausgeführt. Problematisch ist dabei die Montage der im Schaltergehäuse beweglichen Einzelkomponenten, wie bei­ spielsweise der Schaltfedern und der Schaltbrücken, die für den bestimmungsgemäßen Gebrauch des fertigen Schalters eine entsprechende Beweglichkeit ausweisen müssen. Hierzu muß bei der Montage meist ein vergleichsweise komplexer Bewegungsvor­ gang durchgeführt werden, um die Teile in eine solche Lage zu bringen, daß durch Verriegelung einerseits eine definierte Po­ sition und trotzdem andererseits die erwünschte Beweglichkeit gewährleistet wird.

Aufgrund der komplexen Bewegung der einzelnen Komponenten bei der Montage eines Schalters, die über eine reine Linearbewe­ gung hinausgeht, werden bisher die Schieber für Einzelklein­ schalter jeweils separat montiert. Die vom Stand der Technik bekannte sog. Vielfachhandhabungstechnologie, bei der zwecks Zuordnung von jeweils bestimmten Komponenten für alle Teile im Kollektiv gleiche Bewegungen ausgeführt werden und somit der Zuordnungsvorgang gleichzeitig bei allen Teilen des Kollektivs erfolgt, versagen bisher wegen der nacheinander in den ver­ schiedenen Raumachsen erforderlichen Handhabungsschritte für den Montageablauf.

In den Teilfig. a und b von Fig. 1 ist ein Schieber einer­ seits in Explosionsdarstellung, d. h. vor der Montage, und an­ dererseits im fertig montierten Zustand gezeigt. Der Schieber als Funktionsteil eines Schalters besteht im wesentlichen aus einem quaderförmigen Gehäuse 1, zwei Schaltbrücken 10 und 20, einer Schraubenfeder 30 zur Erzeugung des Schaltdruckes und einem einklinkbaren Abschlußteil 40 mit Führungsdorn. Im ein­ zelnen bildet das Gehäuse 1 eine Führung für die darin beweg­ lich angeordneten Schaltbrücken 10 und 20 mit mehreren Schalt­ kontakten. Das Gehäuse 1 ist ein Spritzteil, das im unteren Bereich eine Aufnahme 2 für die Feder 30, darüber zu allen Seiten offene Fenster 3 bzw. 4 als Führung für die Schaltbrücken 10 und 20 und weiterhin seitliche Fenster 6 zum Einrasten des Abschlußelementes 40 aufweist. Dazu ist auf der oberen Stirnfläche des Gehäuses 1 eine in etwa kreisförmige Zugangs­ öffnung 8 vorhanden. Außen sind am Gehäuse 1 Vorsprünge 9 an­ gebracht, die beim eingebauten Schieber zur Begrenzung des Verschiebeweges dienen.

Die Schaltbrücken 10 und 20 bestehen je aus einem länglichen Träger 11 bzw. 21 mit seitlichen Vorsprüngen 12 bzw. 22 und an den Enden je zwei Kontaktauflagen 14, 15 bzw. 24, 25. Die Vor­ sprünge 12 bzw. 22 greifen beim montierten Schieber in die seitlichen Fenster 3 ein und werden durch den Druck der Schraubenfeder 30 in vorgegebener Lage fixiert. Dazu muß die Feder 30 vor der Montage der Kontaktbrücken 10 und 20 in die Aufnahme 2 des Gehäuses gebracht und im gespannten Zustand ge­ halten werden. Für diese Montagevorgänge ist das Gehäuse l über die Fenster 4 auch von vorne und hinten zugänglich.

In die Öffnung des Gehäuses 1 wird ein Abschlußelement 40 mit einem Dorn 42, der gleichzeitig zur Aufnahme einer Feder beim bestimmungsgemäßen Einbau in das Schaltgerät dienen kann, ein­ gebracht. Das Abschlußelement 40 ist im wesentlichen oval und im unteren Bereich 41 geschlitzt ausgebildet, so daß es durch Zusammenpressen in die Öffnung 8 des Gehäuses eingeschoben werden kann, wobei es in die oberen Fenster 6 des Gehäuses einschnappt. Der Dorn 42 dient dann als Führungsachse bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Schiebers. Dabei ist der fertig montierte Schieber federnd in ein Schaltgerät einge­ setzt und dient je nach seiner Lage zum Herstellen entspre­ chender elektrischer Verbindungen.

In Fig. 2 ist die Arbeitsorganisation bei der Montage der Schieber dargestellt. In zweidimensionaler Netzdarstellung sind die einzelnen Verfahrensschritte zur Montage eines Schal­ ters (Horizontalrichtung) jeweils mit der Zuordnung des ent­ sprechenden Ordnungsprinzips, sowie der notwendigen Montage­ werkzeuge (Vertikalrichtung) verdeutlicht. Dabei kennzeichnet die Zeile A die Bereitstellung der Komponenten, die Zeile B die Notwendigkeit von Umsetzwerkzeugen, die Zeile C die Art der Montagehilfen und die Zeile D den Montageplatz, wobei die römischen Zahlen die einzelnen Montageschritte verdeutlichen. Eine derartige Organisation ist für eine wirksame Kombination der bekannten Vielfachhandhabung mit der neuen, gleichzeitigen Vielfachmontagetechnik der Teile unerläßlich.

Im einzelnen besteht der Montageablauf gemäß Zeile D aus neun Einzelschritten. Bei allen Einzelschritten werden die Montage­ bewegungen gleichzeitig mit einer Vielzahl von Gehäusen 1, 1′, 1′′, 1′′′..., Schaltbrücken 10, 10′, 10′′ , 10′′′... bzw. 20, 20′, 20′′, 20′′′..., Schraubenfedern 30, 30′, 30′′, 30′′′... und Abschlußdornen 40, 40′, 40′′, 40′′′ durchgeführt, so daß nach einem Montagedurchlauf alle in einer Linie angeordneten Schieber montiert sind. Bei allen Montageschritten sind jedem Gerät die einzelnen Arbeitsmittel und insbesondere die Monta­ gehilfen entsprechend zugeordnet, worauf anhand der Fig. 3 bis 12 im einzelnen eingegangen wird:

I. Ordnen der Schiebergehäuse

In bekannter Weise werden die Schiebergehäuse 1 im Raster angeordnet. Hierzu können bekannte Rüttel- bzw. Schwing­ einrichtungen verwendet werden, die beispielsweise 400 Gehäuse 1 im Quadratraster anordnen. Zur weiteren Handha­ bung des Kollektivs werden hierzu ergänzend übliche Um­ setzwerkzeuge verwendet.

II. Ordnen und Montieren von Schraubenfedern

In jedes Schiebergehäuse 1 soll eine Schraubenfeder 30 eingesetzt werden, wozu im Gehäuse 1 die entsprechende Öffnung 8 vorhanden ist. Dafür werden ebenfalls mittels der bekannten Rüttel- bzw. Schwingeinrichtung die Schrau­ benfedern 30 im Punkt I entsprechenden Quadratraster an­ geordnet und über das bekannte Umsetzwerkzeuge ein Kol­ lektiv von Schraubenfedern 30 gegriffen, über das Raster der Gehäuse 1 gebracht und durch vertikale Absenkbewegung alle Schraubenfedern 30 in die zugehörigen Durchtritts­ öffnungen 8 eingebracht.

Soweit entspricht der Bewegungsablauf der bekannten Vielfach­ handhabung im engeren Sinne. Zum Aufbau des Schiebers ist es aber notwendig, die Feder zu spannen und im gespannten Zustand zwei Schaltbrücken einzusetzen, welche für den bestimmungsge­ mäßen Gebrauch des Schiebers im Schaltgerät durch die Feder­ spannung in korrekter Lage gehalten werden und den Kontakt herstellen.

Nach dem Einsetzen und Fixieren der Schraubenfedern 30 erfolgt das Einsetzen der Schaltbrücken 10 bzw. 20 nur noch durch Mon­ tage der in einer Linie ausgerichteten Teile, wobei die Bewe­ gungen des Vielfachkollektivs in den unterschiedlichen Raum­ achsen, d. h. von oben vertikal, aber auch von hinten und vorne horizontal erfolgen können. Im einzelnen werden folgende Mon­ tageschritte ausgeführt:

III. Zusammendrücken der Federn

Zum Zusammendrücken der Federn 30 im Schiebergehäuse 1 wird ein spezifisches Werkzeug verwendet, das parallel von oben in die Öffnungen 8 aller Gehäuse 1 eingreift.

IV. Niederhalten der Federn

Die Federn 30 müssen im gespannten Zustand gehalten wer­ den, wozu mittels eines weiteren Werkzeuges von der Rückseite her als Montagehilfen parallele Zungen horizon­ tal in die einzelnen Schiebergehäuse 1 durch das rücksei­ tige Fenster 4 eingreifen.

V. Einsetzen und Klemmen der ersten Schalterbrücken

Oberhalb der Niederhalter können nunmehr von vorne je­ weils die ersten Schaltbrücken 10 eingebracht werden: Mittels eines spezifischen Werkzeuges werden die schräg­ gestellten Schaltbrücken 10 parallel eingeführt, seitlich verschoben und dann um ihre Querachse gekippt, so daß sie mit dem mittleren Vorsprung 11 in die Gehäusefenster 3 eingreifen. In diesem Zustand werden die Schaltbrücken 10 geklemmt.

VI. Einsetzen der zweiten Schaltbrücken

Ganz entsprechend werden zweite Schaltbrücken 20 einge­ bracht. Nach dem Einführen, Verschieben und Kippen ergibt sich durch den Gegendruck der ersten Schaltbrücke 10 eine seitliche Führung, so daß ein Verklemmen der zweiten Schalterbrücken 20 nicht mehr notwendig ist.

Die Schaltbrücken 10 und 20 werden für die Montage­ schritte V und VI jeweils wieder im Quadratraster bereit­ gestellt und über bekannte Umsetzwerkzeuge zugeführt. Sie müssen aber in einer Linie durch das Umsetzwerkzeug von vorne gleichzeitig in die Gehäuse 1 oberhalb des Nieder­ halters eingeschoben werden.

VII. Niederhalter und Klemmung entfernen

Nach dem Einbringen beider Schaltbrücken 10 und 20 sollen der Niederhalter entfernt und die Schaltbrücken 10 und 20 durch den Federdruck in die korrekte Lage gebracht wer­ den. Hierzu werden von oben in die Gehäuse 1 zunächst Rundköpfe als Montagehilfe eingefahren, mittels dem die Schaltbrücken 10 und 20 beim Herausziehen der Niederhal­ ter zunächst in Position gehalten werden. Durch anschlie­ ßendes langsames Herausfahren der Rundköpfe aus den Ge­ häusen 1 können die Schaltbrücken 10 bzw. 20 in die vor­ gegebene Position nachfolgen. Durch diese Maßnahme werden Montagefehler, beispielsweise das Verkanten einer der Schaltbrücken 10 und 20 oder deren Herausspringen aus der seitlichen Führung, wirksam verhindert.

VIII. Eindrücken eines Dornes

Die Zuführöffnung aller Schaltgehäuse wird über einge­ schobene Abschlußdorne 40 fixiert. Dies erfolgt wieder über ein Umsetzwerkzeug in einer Linie von den im Muster angeordneten Dornen 40 mit Schlitzung, wobei das Endteil über ein Zwischenwerkzeug zusammengedrückt in die Öffnun­ gen 8 der Gehäuse 1 eintaucht und in die oberen Fenster 6 einschnappt.

Damit ist der Montagevorgang beendet. Es ergeben sich gemäß Fig. 11 die montierten Schieber in einer durchlaufenden Linie. Die weitere Handhabung der Schieber kann anschließend wieder durch flächenhafte Anordnung der Einzelgegenstände im Muster erfolgen. Die Schieber werden in ein entsprechend vorbereite­ tes Schaltgerät eingebaut, in dem sie das wesentliche Funk­ tionsteil darstellen.

Analog der beschriebenen Montage von Schiebern als einfachste Baueinheit mit beweglichen Komponenten können auch komplizier­ tere Geräte, wie insbesondere größere Schaltgeräte, in sinnge­ mäß gleicher Vorgehensweise montiert werden. Bei einer ent­ sprechenden Montageanlage sind die einzelnen Werkzeuge bzw. Greifer im allgemeinen linear ausgedehnt. Alternativ dazu ist es auch denkbar, ein Vielfachkollektiv von Komponenten aus ei­ nem Muster flächenhaft in einer geschlossenen Linie zu bear­ beiten. Dabei kommt insbesondere eine Kreislinie in Frage, bei der die Komponenten von oben bzw. von außen den Geräten zuge­ führt werden und die Montagehilfen von oben bzw. von innen eingreifen.

Durch das beschriebene Montageverfahren ergibt sich in jedem Fall eine beachtliche Zeitersparnis bei solchen Geräten, die bisher in Einzelfertigung - ggf. unter Zuhilfenahme von Hilfs­ werkzeugen - montiert wurden. Die Greifer bzw. Werkzeuge kön­ nen selbst von Montagerobotern gehandhabt werden. Insbesondere bei Großserien lassen sich so die Montagekosten verringern.

Claims (13)

1. Verfahren zum Montieren von mechanischen Geräten mit beweg­ lichen Komponenten, insbesondere von Schaltern, Tastern oder dgl., wobei die einzelnen Komponenten als flächenhaftes Muster bereitgestellt werden und durch gleichzeitige Handhabung einer Vielzahl der Komponenten jeweils die Zuordnung eines Satzes von ersten Komponenten zu einem Satz zweiter Komponenten er­ folgt (sog. Vielfachhandhabung), dadurch gekennzeichnet, daß zur gleich­ zeitigen Montage der einzelnen Komponenten jeweils die im Mu­ ster in einer Linie und/oder Fläche liegenden Komponenten ent­ nommen werden und als Vielfachkollektiv dem Montagevorgang mit den in den unterschiedlichen Raumrichtungen notwendigen Ein­ zelbewegungen zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzel­ nen Komponenten im Linearkollektiv entnommen und montiert wer­ den.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompo­ nenten in der Linie längs einer gesamten Zeile des flächenhaf­ ten Satzes entnommen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompo­ nenten in einer geschlossenen Linie des flächenhaften Satzes entnommen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzel­ nen Komponenten im Flächenkollektiv entnommen und montiert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Montagehilfen verwendet werden, die bewegliche Komponenten, beispielsweise Schraubenfedern, bei der Montage des Gerätes zwischenzeitlich fixieren.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Monta­ gehilfen in einer Linie und/oder Fläche entsprechend den zu montierenden Geräten gehalten werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Monta­ gehilfen jeweils unidirektional einwirken.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Monta­ gehilfen bei den in einer Linie angeordneten Komponenten des jeweiligen Kollektivs von oben und/oder von der Rückseite an­ gesetzt werden, während die Montagebewegungen mit den einzel­ nen Komponenten von vorn erfolgen.

10. Anlage zur Montage von mechanischen Geräten gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 9, die einen Montageplatz mit Werkzeugen sowie Zuführeinrichtun­ gen für die Einzelteile aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Werkzeuge zum Ordnen der einzelnen Komponenten im Muster, ein Greifer zur Handhabung von in einer Linie ausgerichteten Komponenten und gegebenenfalls weitere Sonderwerkzeuge als Montagehilfen vorhanden sind.

11. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werk­ zeuge zum Ordnen der Teile im Muster Schwing- bzw. Rüttelein­ richtungen sind.

12. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer linear ausgedehnt ist.

13. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Monta­ gehilfen einzelne Niederhalter zum Festlegen von Schraubenfe­ dern in gespannter Position aufweisen.