DE3223474C2 - Vorrichtung zum automatischen Montieren von Geräten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatischen Montieren von Geräten, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine herkömmliche Vorrichtung zum automatischen Montieren von Tei­ len auf ein Chassis ist so ausgebildet, daß sie der Reihe nach durch eine Zuführeinheit herangebrachte Teile aufgreift und auf ein zuvor durch eine andere Zuführeinheit auf einen Träger gesetztes Chassis montiert.

Automatische Montagevorrichtung dieser Art sind auf komplizierte, aufwendige und teure Teile-Zuführeinrichtungen und Zusatz-Ein­ richtungen angewiesen und entsprechend kostspielig. Die Zuführ­ einrichtungen können immer nur wenige Teile zuführen, und der Zuführ- und Montageablauf funktioniert nicht störungsfrei.

Außerdem können herkömmliche Montagevorrichtungen bei Änderungen an dem herzustellenden Gerät nicht einfach umgerüstet werden, denn ihre Teile-Zuführeinrichtungen bzw. die Grundkörper zu­ geordneter Einheiten müssen in solchen Fällen ganz neu gebaut werden.

Bei herkömmlichen Montagevorrichtungen enthalten automatische Mon­ tagestationen bzw. Montageeinheiten ferner eine als Turm oder Schaltmechanismus ausgebildete besondere Werkzeugwechseleinheit zum Austauschen von Werkzeugen, die separat von einem bewegba­ ren Tisch zur Aufnahme eines Teile-Trägerelementes gesteuert werden muß, so daß entsprechend komplizierte und kostspielige Steuerschaltungen erforderlich sind. Da eine Werkzeugwechsel­ einheit separat von der Montageeinheit angeordnet ist, wird für einen Werkzeugwechsel viel Zeit benötigt.

Eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist aus DE-OS 15 27 592 bekannt.

In der DE 32 23 264 A1, als nicht vorveröffentlichter Stand der Technik, ist eine automatisch arbeitende Montagevorrichtung an­ gegeben mit einem bewegbaren Tisch, der eine Trägereinrichtung aufnimmt und der in zwei zueinander senkrechten Richtungen be­ weglich ist. Des weiteren ist eine Rahmenordnung vorhanden, die Aufnahmeabschnitte aufweist, die senkrecht zu den genannten Richtungen verlaufen, zumindest eine an zumindest einem der Auf­ nahmeabschnitte der Rahmenanordnung anbringbare Arbeitseinheit vorhanden ist, die zum Montieren von auf dem Trägerelement be­ findlichen Teilen in Koordination mit Bewegungen des Tisches dient. Eine derartige Montageeinrichtung ermöglicht einen wirt­ schaftlichen Einsatz, da sie relativ kurze Montagezeiten ermög­ licht und eine Umstellung auf ein andersgeartetes zu montieren­ des Produkt mit geringem Aufwand möglich ist. Die Zeit, die be­ nötigt wird, um einen Werkzeugwechsel durchzuführen, ist jedoch relativ lang.

In der DE-OS 1 577 113 ist ein Verfahren zur serienmäßigen Mon­ tage vielteiliger Gegenstände durch mehrere programmgesteuerte Manipulatoren angegeben. Bei diesem Verfahren ist eine beliebige zeitliche Folge der einzelnen Arbeitsgänge möglich. Hierzu wer­ den einzelne Werkstückträger einer Bandmontagevorrichtung zuge­ führt, wobei der Werkstoffträger an einzelne hintereinander an der Bandmontagevorrichtung angeordneten Stationen mit Montage­ teilen mittels einer Bestückungsvorrichtung bestückt wird. Neben der Bestückung wird auch an der jeweiligen Station das Montage­ stück durch den Manipulator entweder umgesetzt, gewendet oder festgeschraubt. Bis zur fertigen Montage durchläuft der Werk­ stückträger die Bandmontagevorrichtung mehrmals. Das mehrmalige Durchlaufen der Montagebandvorrichtung durch den Werkstückträger erfordert eine relativ lange Montagezeit für das zu montierende Produkt. Des weiteren gestaltet sich die Umstellung der Montage­ vorrichtung auf ein neu zu montierendes Produkt und ein Werk­ zeugwechsel relativ aufwendig.

In der DE-OS 25 16 500 ist ein Automat zum Handhaben und Zusam­ menbauen von Gegenständen beschrieben. Eine Werkstückträgerplat­ te ist als Transporteinrichtung ausgeführt, die mittels Trans­ portketten bewegbar ist und die an einzelnen Stationen, an denen einzelne Teile gehandhabt und/oder zusammengestellt werden, fi­ xier- und arretierbar ist. Auch bei diesem Automat sind die Um­ stellmöglichkeiten auf ein neues zu montierendes Produkt sehr begrenzt, so daß für einen derartigen Fall umfangreiche Umbau­ maßnahmen erforderlich werden.

Aus der DE 27 40 303 A1 ist eine Maschine zum Zusammensetzen von Einzelteilen in vorbereiteter Winkelbeziehung auf einem Werk­ stück bekannt. Hierzu wird ein Schlitten eingesetzt, der in einer XY-Ebene bewegbar ist, wobei ein Werkstückträger um vorbe­ stimmte Weise um eine Z-Achse parallel zum Arbeitsweg einer Ein­ setzvorrichtung gedreht wird. Eine Umstellung auf neu zu montie­ rende Produkte ist auch hier nur mit einem erheblichen Aufwand möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, die bei einer Änderung des zu fertigenden Geräts leicht umrüstbar ist und die ferner in der Lage ist, einen Werkzeugwechsel schnell, wirtschaftlich und automatisch durchzuführen.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung in beispielsweiser Ausführungs­ form einer Montagemaschine näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivdarstellung eines für die Verwendung in der erfindungsgemäßen automatischen Montagemaschi­ ne vorgesehenen Trägerelements,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die zur Verwendung von Trägerelementen vorgesehene automatische Montage­ maschine,

Fig. 3 und 4 eine Montagestation der Maschine in einer Per­ spektivansicht und einer Draufsicht,

Fig. 5 eine Endansicht einer Ladevorrichtung in einer Mon­ tagestation der Montagemaschine von Fig. 2,

Fig. 6A und 6B Perspektivdarstellungen zu einem Montage­ vorgang mittels einer Arbeitseinheit auf einem Trä­ gerelement,

Fig. 7A bis 7G Seitenansichten zum Zusammenwirken eines Arbeitskopfes mit einem bewegbaren Tisch bei einem automatischen Montagevorgang,

Fig. 8A eine Perspektivdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen bewegbaren Tisches, der mit einem Trägerelement und einer Teilehorde bestückt ist,

Fig. 8B eine Perspektivdarstellung eines anderen erfindungs­ gemäßen bewegbaren Tisches, der mit einem Trägerele­ ment und einer Werkzeughorde bestückt ist,

Fig. 9 und 10 Seitenansichten zum Montieren von einer Teile­ horde entnommenen Teilen auf ein Chassis,

Fig. 11A, 11B und 11C einen automatischen Werkzeugwechsel­ kopf in je einer Perspektiv-, Front- und einer seit­ lichen Schnittdarstellung,

Fig. 12, 13 und 14 diverse Schnittdarstellungen zu dem Werkzeugwechselkopf von Fig. 11, und zwar durch eine Linie XII-XII von Fig. 11B, einen Längsschnitt und durch eine Linie XIV-XIV von Fig. 13, und

Fig. 15A bis 15H Teilansichten zum Ablauf eines automatischen Werkzeugwechsels an der erfindungsgemäßen Maschine.

In Fig. 1 ist ein zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen auto­ matischen Montagemaschine (z. B. Fig. 2) vorgesehenes Trägerele­ ment 1 dargestellt. Auf einer Grundplatte 2 sind in fester Be­ zugslage zueinander vier Stapeleinrichtungen 3 und an jeder Ecke der Grundplatte je ein Haltebügel 4 angeordnet.

Vor Beginn eines Montagevorgangs wird jedes Trägerelement 1 mit einem Chassis 5 sowie einer Anzahl von Hauptteilen 6 wie Zahnrädern, Hebeln, Lagern und dergleichen, die auf das Chassis zu montieren sind, bestückt. Das fertig bestückte Trägerelement 1 wird zu einer Montagestation transportiert, wo die Hauptteile 6 der Reihe nach von der automatischen Montagemaschine aufgenommen, auf das Chassis 5 übertragen und darauf montiert werden. An dieser Montagestation der Montagemaschine werden außerdem automatisch andere Vorgän­ ge wie das Heranbringen und Montieren von Befestigungs- und Zusatzteilen, wie Schrauben, Achsen und dergleichen, auf dem Chassis sowie Arbeiten wie das Festdrehen von Schrau­ ben, das Schmieren von Lagerstellen, Magnetisieren von Magnetelementen und dergleichen ausgeführt, und zwar gleich­ zeitig an allen vier Stapeleinrichtungen 3 des Trägers 1.

In der in Fig. 2 dargestellten automatischen Montagemaschi­ ne werden die zuvor beschriebenen Trägerelemente 1 auf zwei parallel nebeneinander verlaufenden Förderbahnen 9 und 10 jeweils in Pfeilrichtung zwischen einer Anzahl von (im vorliegenden Fall drei) Montagestationen 11, 12 und 13 hin- und hertransportiert, die auf der Außenseite der För­ derbahn 10 liegen und in denen die Teileübertragung und die Montagevorgänge an den Trägerelementen 1 durchgeführt werden. Zu der Montagemaschine gehören ferner eine in ei­ nem Abstand und parallel zu den Bahnen 9 und 10 verlaufen­ de Förderbahn 14 und zwei endseitige querverlaufende För­ derbahnen 15 und 16, so daß die Trägerelemente 1 auf einer Art endlosen Fördersystems - gebildet durch die Förderbah­ nen 9, 10, 14, 15 und 16 - versetzt werden. Die Förderbah­ nen sind beispielsweise als mit zahlreichen Rollen besetz­ te Rollenförderer ausgebildet, auf denen die Trägerelemen­ te entlanglaufen, an jeder gewünschten Stelle durch in den Transportweg eingreifende Stopper angehalten und nach Rück­ zug des Stoppers wieder in Bewegung gesetzt werden können.

Im Bereich jeder der Montagestationen 11 bis 13 sind die Förderbahnen 9, 10 und 14 in jeweils kurze Förderbahnab­ schnitte 9a, 10a und 14a unterteilt, um den Verkehr der Trägerelemente 1 an jeder Montagestation individuell ab­ wickeln zu können.

Durch einen am Ende der Querförderbahn 15 angeordneten Ver­ teiler 17 werden ankommende Trägerelemente 1 entweder auf die Förderbahn 9 oder 10 geleitet. Mittels an die Förder­ bahn 14 angrenzender Ladestationen 18 und 19 werden mit vier Chassis und zugeordneten Teilen 6 bestückte neue Trä­ gerelemente 1 auf das Fördersystem gebracht, gelangen von der Förderbahn 14 auf die Förderbahn 15, werden vom Ver­ teiler 17 nach Programm auf die Förderbahn 9 oder 10 ver­ teilt, erreichen darauf eine Badevorrichtung der Montage­ station 11 und werden durch die Vorrichtung auf einen be­ wegbaren Tisch 31 der Station 11 gesetzt, auf dem das An­ setzen, Bearbeiten und Montieren von Teilen 6 am Chassis 5 automatisch durchgeführt wird. Nach Durchführung dieser Arbeitsgänge werden die Trägerelemente 1 durch die Lade­ vorrichtung wieder auf eine der Förderbahnen 9 und 10 ge­ setzt und darauf zur nächsten Montagestation 12 gebracht. Ähnlich wird der Weitertransport von der Station 12 zur Montagestation 13 über die Förderbahnen 9 und 10 abge­ wickelt. Die mit fertig montierten Chassis bestückten Trä­ ger 1 gelangen nach Verlassen der Montagestation 13 über die Förderbahn 16 und 14 zu einer im Anfangslauf der Bahn 14 angeordneten Entladestation 20, um dort beispielsweise durch einen Arbeiter von der Förderbahn 14 entnommen zu werden. Der gesamte Förderverkehr und Montageablauf der Trägerelemente 1 zwischen den Montagestationen 11, 12 und 13 kann über die Förderbahn 9 und 10 leicht gesteuert und bei Bedarf geändert werden.

Nachstehend wird in Verbindung mit den Fig. 3, 4 und 5 die Montagestation 11 erläutert. Die Stationen 12 und 13 kön­ nen den gleichen Aufbau haben. Oberhalb einer Grundplatte 23 ist parallel dazu auf vertikalen Stützen eine U-förmi­ ge Rahmenanordnung 24 abgestützt. An innenseitigen Aufnah­ meabschnitten 24a und 24b dieser Rahmenanordnung 24 sind je eine Montageplatte 25 bzw. 26 befestigt. Diese in einem Winkel senkrecht zueinander liegenden Montageplatten sind mit vertikalen Führungsleisten 27 bzw. 28 besetzt, die je­ weils einer X-Richtung bzw. einer Y-Richtung zugeordnet sind und auf denen abnehmbare und austauschbare Arbeits­ einheiten 29 bzw. 30 mit an ihren unteren Enden befindli­ chen Arbeitsköpfen angebracht sind.

Auf einem auf der horizontalen Ebene der Grundplatte 23 in der X- und Y-Richtung bewegbaren Tisch 31 ist gemäß Fig. 4 eine in Grenzen in der X-Richtung verschiebare Schiebe­ platte 32 angebracht. Diese Schiebeplatte 32, auf der in diesem Fall das Trägerelement 1 mit dem zu montierenden Chassis 5 aufgenommen wird, trägt durch Verringerung des Hubs des Tisches 31 zu einem kompakten Maschinenaufbau bei. Die Schiebeplatte kann aber auch entfallen. In diesem Fall würden alle Bewegungen des Trägerelements 1 durch den bewegbaren Tisch 31 erzeugt werden.

Unter einem an dem anderen Seitenträger der U-förmigen Rahmenanordnung 24 befestigten Führungsbalken 33 ist in der X-Richtung zwischen einer ersten Position oberhalb des bewegbaren Tisches 31 und einer zweiten Position ober­ halb der Förderbahnen 9 und 10 eine Ladevorrichtung 34 verschiebbar geführt, welche in einem der Distanz zwischen den benachbarten Förderbahnen 9 und 10 entsprechenden Ab­ stand zwei Greifvorrichtungen 35 und 36 (Fig. 5) mit je vier Klauen 37 bzw. 38 zum Erfassen der vier Haltebügel 4 eines von der Förderbahn 9 oder 10 abzuhebenden Trägerele­ ments 1 aufweist.

In Fig. 5 erfaßt die durchgehend gezeichnete Ladevorrich­ tung 34 mit den Klauen 37 ihrer Greifvorrichtung 35 ein durch die Förderbahn 9 heranbewegtes Trägerelement 1, hebt es von der Förderbahn ab und setzt dieses Trägerelement 1 nach Erreichen ihrer durch unterbrochene Linien angedeute­ ten ersten Position auf die genau darunter befindliche strichpunktiert dargestellte Schiebeplatte 32 ab. An­ schließend wird im Verlauf des Montageablaufs der Tisch 31 nach einem Steuerprogramm in der X- und Y-Richtung hin- und herbewegt, während die Arbeitsköpfe der Arbeitsein­ heiten 29 und 30 synchron dazu vertikal bewegt werden und dabei ihre Zuführ-, Arbeits- und Montageschritte zum An­ bringen der Teile 6 an jedem Chassis 5 und dergleichen ausführen. Zur Vermeidung von Behinderungen befindet sich die Ladevorrichtung 34 während des Montageablaufs oberhalb der Förderbahnen 9 und 10, wird aber nach Ab­ schluß des Montagevorgangs wieder in die strichpunktiert angedeutete erste Position zurückbewegt, bis sich die zwei­ te Greifvorrichtung 36 über dem zuvor an dem Montagevor­ gang beteiligten Trägerelement 1 befindet. Dort wird ein neues Trägerelement 1 zur Durchführung einer Montage von den Klauen 37 der ersten Greifvorrichtung 35 abgesetzt und danach das Trägerelement 1 mit dem montierten Chassis durch die zweite Greifvorrichtung 36 abgehoben. Die leere Schiebeplatte 32 fährt dann unter die Greifvorrichtung 35 und übernimmt das neue Trägerelement 1.

Nachdem die Ladevorrichtung 34 wieder ihre mit durchge­ henden Linien gezeichnete zweite Position erreicht hat, wird das in der Montagestation 11 komplettierte Träger­ element 1 auf die darunter befindliche Förderbahn 10 ab­ gesetzt, während gleichzeitig ein neues Trägerelement 1 durch die erste Greifvorrichtung 35 von der Förderbahn 9 abgehoben und der Montagestation 11 zur Durchführung des nächsten Montagezyklus zugeführt wird.

Das Fördersystem liefert die Trägerelemente auf der För­ derbahn 9 zur Montagestation 11, auf der Bahn 10 zur Sta­ tion 12 und auf der Förderbahn 9 zur dritten Montagesta­ tion 13.

In jeder der Montagestationen 11, 12 und 13 werden die Teile 6 von den Arbeitseinheiten 29 und 30 erfaßt und auf das Chassis 5 montiert. Bei der in Fig. 6A und 6B darge­ stellten Arbeitseinheit 29 ist auf einem Schlitten 41, der in einer Führung eines an der Führungsleiste 27 der Monta­ geplatte 25 befestigten Grundkörpers 41a auswechselbar ein ausgewählter Arbeitskopf 42 befestigt, der an genau mit zugeordneten vier Stapeleinrichtungen 3 des Trägerelements 1 korrespondierenden Punkten eines Halters 43 vier nach unten ragende Greifköpfe 44 aufweist, die beispielsweise an eine Unterdruckquelle (nicht dargestellt) angeschlos­ sen sind, um jeweils ein Hauptteil 6 an eine Öffnung 44b am unteren Ende 44a anzusaugen, und durch sie umgebende Druckfedern 45 vom Halter 43 nach unten gedrückt werden.

An jeder Montagestation 11, 12 und 13 wird ein Trägerelement 1 durch den Tisch 31 in der X- und Y-Richtung (siehe Fig. 6) so ausgerichtet, daß die auf dem Trägerelement be­ findlichen vier Chassis 5 und Teile 6 in den Stapelein­ richtungen 3 sich genau unter den Greifköpfen 44 der zu­ geordneten Arbeitsköpfe 42 befinden.

Wenn der Greifkopf 44 nach einer entsprechenden Bewegung des Trägerelements 1 in Pfeilrichtung (Fig. 7A) sich über der zugeordneten Stapeleinrichtung 3 befindet, wird er durch eine Absenkung des Schlittens 41 der Arbeitseinheit 29 (Fig. 6A und 7C) so weit nach unten bewegt, daß sein unteres Ende 44a durch die Druckfeder 45 elastisch aus dem darunterliegenden Stapel von Teilen 6 gedrückt wird. Wenn anschließend alle Greifköpfe 44 des Arbeitskopfs 42 bei einer Hubbewegung des Schlittens 41 wieder angehoben werden, dann wird gemäß Fig. 7D jeweils das oberste Teil 6 des Teilestapels durch Saugkraft mitgenommen.

Durch Verschieben des Trägerelements 1 durch den Tisch 31 werden die Greifköpfe 44 mit den angesaugten Teilen 6 über die vorgesehene Montageposition auf dem Chassis 5 (Fig. 7E) gebracht und danach durch eine Abwärtsbewegung des Schlittens 41 federnd und mit dem angesaugten Teil 6 an der richtigen Stelle auf das betreffende Chassis 5 abge­ setzt (Fig. 7F). In dieser Position wird der Unterdruck abgesperrt, damit die Teile 6 freigegeben werden und in der erreichten Position liegen bleiben, wenn die Arbeits­ köpfe 42 durch Anheben des Schlittens 41 (Fig. 7G) wie­ der abgehoben und für den nächsten Zyklus bereitgestellt werden.

Die Bewegungen des Tisches 31 in der X- und Y-Richtung sowie die Vertikalbewegungen der Arbeitsköpfe 42 und der Ladevorrichtungen 34 bei den Montagevorgängen an dem Chassis 5 können pneumatisch oder über andere Antriebe durchgeführt werden sowie über einen Computer oder Mikro­ prozessor programmgesteuert ablaufen. Im Fall einer Ände­ rung an dem zu montierenden Gerät können immer dieselben Montagelehren und sonstigen Einrichtungen an den Montage­ stationen 11, 12 und 13 ohne Änderung beibehalten werden, weil im Fall einer Änderung am Gerät nur ein neues Compu­ terprogramm erstellt und eingegeben werden muß. Die er­ findungsgemäße Maschine zur automatischen Montage ist somit sehr vielseitig einsetzbar und leicht abwandelbar.

Zusätzlich zu den beschriebenen Arbeitseinheiten 29 kön­ nen die Montagestationen 11, 12 und 13 weitere Arbeits­ einheiten enthalten, mit denen in Verbindung mit entspre­ chenden Tischbewegungen in der X- und Y-Richtung beispiels­ weise Schrauben festgedreht, Spezialteile angebracht, be­ stimmte Teile geschmiert oder magnetisiert werden und der­ gleichen.

Durch die Zusammenfassung und den gemeinsamen Antransport der Chassis 5 mit zugeordneten Teilen 6 auf demselben Trä­ gerelement ist es möglich, die Anzahl der sonst notwendi­ gen Zuführeinrichtungen und Lehren an jeder Montagestation wesentlich zu reduzieren.

Da sich jeweils mehrere Chassis 5 mit zugeordneten Teilen 6 auf dem Trägerelement befinden, sind bei der Teilemon­ tage keine extra Horizontalbewegungen des Tisches 31 not­ wendig, vielmehr genügen einfache und programmgesteuert durchzuführende Vertikalbewegungen der Arbeitsköpfe 42 der Arbeitseinheiten 29 bzw. 30.

Bei der in Fig. 8A dargestellten erfindungsgemäßen Tisch­ ausführung sind seitlich zusätzlich zu dem die Mittelflä­ che einnehmenden Trägerelement 1 mit den Stapeleinrich­ tungen 3 an der Schiebeplatte 32 (gemäß der oben angedeu­ teten Abwandlungsmöglichkeit bei nicht vorhandener Schie­ beplatte ersatzweise direkt an dem verschiebbaren Tisch 31) Hordenhalter 48 mit Ausnehmungen 51 zur lösbaren Auf­ nahme von Teilehorden 49 angebracht. In reihenweise ein­ gearbeiteten Vertiefungen 52 jeder Teilehorde 49 befinden sich solche Bauteile 50, die nur schwierig oder überhaupt nicht gestapelt werden können, beispielsweise Spulenwel­ len, Köpfer oder dergleichen. Diese Teile 50 können in den Horden 49 gleich fertig sortiert vom Zulieferer ange­ liefert werden, so daß nur die bestückten Horden 49 mit den Teilen auf den Halter 48 zu legen sind; das ist alles.

Bei der Montage werden die Teile 50, die auf dem Horden­ halter 48 schon in mit den Abständen zwischen den Greif­ köpfen 44 jedes Arbeitskopfs 42 übereinstimmenden Positio­ nen bereitstehen (ebenso wie die Hauptteile 6 in den Sta­ peleinrichtungen 3 auf dem Trägerelement 1), der Reihe nach durch den Arbeitskopf 42 der Arbeitseinheit 29 er­ faßt und koordiniert mit Bewegungen des Tisches 31 auf das Chassis 5 montiert.

Bei der in Fig. 8B dargestellten erfindungsgemäßen Tisch­ ausführung hat der an der Seite der Schiebeplatte 32 des Tisches 31 befestigte Halter die Form eines Werkzeugstän­ ders 148 mit einer Anzahl von senkrechten oben offenen Aufnahmelöchern 150, in denen Arbeitswerkzeuge 149 auf­ rechtstehend bereitgestellt sind. Wie bei der Ausführung gemäß Fig. 8A kann dieser Werkzeugständer 148 auch direkt am Tisch 31 befestigt werden, falls keine Schiebeplatte 32 vorhanden sein sollte.

In Fig. 9 und 10 ist eine an der Montageplatte 25 einer der Montagestationen 11, 12 oder 13 angebrachte Arbeits­ einheit 29 bei der automatischen Montagearbeit gezeigt. Mit einer ersten Bewegung des Tisches 31 wird jede Horde 49 genau unter die Greifköpfe 44 des zugeordneten Arbeits­ kopfes 42 gefahren, und dann wird der Arbeitskopf 42 abge­ senkt, damit seine Greifköpfe 44 je ein Teil 50 in der Teilehorde 49 erfassen. Anschließend fährt der Tisch 31 mit dem Trägerelement 1 in eine vorgegebene Position, in welcher die aufgenommenen Teile 50 auf das im Trägerele­ ment 1 bereitliegende Chassis 5 montiert werden sollen. Dort wird der Arbeitskopf 42 herunterbewegt, die Teile 50 von den Greifköpfen 44 auf das Chassis 5 übertragen, und der Arbeitskopf 42 mit den Greifköpfen fährt zum Schluß wieder hoch.

Der in Fig. 11A bis 11C, 12 und 13 dargestellte automati­ sche Werkzeugwechselkopf 53 ist eine Doppelkopfausführung und mittels eines Kopfhalters 54 an einer integralen Halterung 41a des vertikal bewegbaren Schlittens 41 der mit der Montageplatte 25 verbundenen Arbeitseinheit 29 befe­ stigt. In einem vertikalen Führungsschlitz 56 in der Vor­ derseite des Kopfhalters 54 ist ein Gleitstück 55 auf zwei zylindrischen Säulen 58 geführt und durch zwei Federn 57 nach oben vorgespannt. Die Säulen 58 sind in dem Gleit­ stück 55 bis zur Anlage von Anschlagringen 61 auf der Gleitstück-Oberseite verschiebbar und werden durch Druck­ federn 60 nach unten vorgespannt. Am unteren Ende jeder Säule 58 ist ein automatisches Wechselfutter 59 befestigt. Jede Säule 58 ist durch einen am Gleitstück 55 befestig­ ten und in ein Säulenlangloch 63 eingreifenden Stift 62 gegen Verdrehen gesichert. Zu dem Werkzeugwechselmechanismus gehören ein senkrecht über dem Kopfhalter angebrachter Druckluftzylinder 64, an dessen Kolbenstange 65 unten eine die oberen Enden 58a der Säulen 58 umgreifende Hubplatte 66 angebracht ist, und zwei mittels eines Halters 70 an der Arbeitseinheit 29 befestigte weitere Druckluftzylin­ der 67 zum Lösen und Befestigen von Werkzeugen 149 mit an den unteren Enden ihrer Kolbenstangen 68 angebrachten Stö­ ßeln 69.

Gemäß Fig. 13 und 14 ist eine am unteren Ende 58b jeder Säule 58 befestigte Haupthülse 72 jedes automatischen Wech­ selfutters 59 mit einem Schlitz 74 versehen, in der eine Halteklaue 73 um einen Stift 75 drehbar und durch eine in eine Ringnut 76 eingelegte Ringfeder 77 in Fig. 13 im Uhr­ zeigersinn vorgespannt. Durch einen Anschluß 84 ist das Wechselfutter 59 mit einer Unterdruckquelle (nicht darge­ stellt) zum Ansaugen von Teilen 6 durch das befestigte Werkzeug 149 bei der Montage verbunden. Innerhalb jeder der Säulen 58 ist verschiebbar je eine durch eine Druckfe­ der 79 nach oben vorgespannte Hubstange 78 angeordnet, de­ ren oberes Ende 78a sich unterhalb des Stößels 69 befindet und deren unteres Ende 78b zur Begrenzung des Vertikalhubs der Säule 58 mit einer Verstärkung 80 zur Anlage am unteren Ende 58b der betreffenden Säule 58 versehen ist.

Nachstehend wird in Verbindung mit den Fig. 13 und 15A bis 15H das Befestigen eines Werkzeugs 149 an dem automatischen Wechselkopf 53 erläutert. Der mit einem Bund 83 als Begren­ zung versehene Schaft 149a des aufzunehmenden Arbeitswerk­ zeugs 149 hat etwa den gleichen Durchmesser wie eine Auf­ nahmebohrung 81 am unteren Ende 72a der Haupthülse 72 des Wechselfutters. Die Haltekante 73a der Halteklaue 73 greift in eine Ringnut 82 im Umfang des Werkzeugschafts 149a ein.

Zum Werkzeugwechsel wird der Tisch 31 in der X- und Y-Rich­ tung bewegt, bis der Wechselkopf 53 mit dem auszutauschen­ den Werkzeug 149 sich über einem leeren Aufnahmeloch 150 des Werkzeugständers 148 befindet (Fig. 15B). Dann wird die Haupthülse 72 gemäß Fig. 15C um die Strecke S₁ abgesenkt, bis der Bund 83 des in das Aufnahmeloch 150 eintauchenden Werkzeugs 149 auf der Oberseite 148a des Werkzeugständers 148 aufliegt.

Zum Lösen des Werkzeugs 149 von der Haupthülse 72 wird der Druckluftzylinder 64 betätigt, damit die Hubplatte 66 gegen die Anschlagringe 61 gepreßt und das Gleitstück 55 gegen die Kraft der Federn 57 nach unten verdrängt werden. Durch Betätigung des Druckluftzylinders 67 wird die Hub­ stange 78 über den Stößel 69 gegen die Kraft der Feder 79 auf den Werkzeugschaft 149a gepreßt. Während das auszutau­ schende Werkzeug 149 noch in dem Loch 150 des Werkzeug­ ständers 148 gehalten wird, schieben die Federn 57 das Gleitstück 55 nach Entlüftung des Zylinders 64 zur Frei­ gabe der Hubplatte 66 wieder in die obere Endlage. Wäh­ rend dieser Aufwärtsbewegung der Haupthülse 72 gibt die Halteklaue 73 mit ihrer Kante 73a die Ringnut 82 des Werkzeugschafts 149 frei, und das jetzt freigegebene Werk­ zeug 148 bleibt im Ständer 148 zurück, nachdem nach dem Einfahren der Kolbenstange 68 mit Stößel 69 des entspre­ chend belüfteten Zylinders 67 die Druckfeder 79 die Hub­ stange 78 wieder in die obere Endlage geschoben hat.

Anschließend (Fig. 15E) wird die freie Haupthülse 72 durch die Arbeitseinheit 29 angehoben, gemäß Fig. 15F durch ei­ ne entsprechende Tischbewegung über ein neues Werkzeug 149 in den Werkzeugständer 148 verschoben und danach (siehe Fig. 15G) zum Ansetzen dieses neuen Werkzeugs 149 um eine Strecke S₂ abgesenkt. Durch Betätigung des Zylinders 64 werden die Hubplatte 66, das Gleitstück 55 und die Säulen 58 gegen die Kraft der Federn 57 nach unten verdrängt. Da­ bei gleitet der Schaft 149a des neuen Werkzeugs 149 in die Aufnahmebohrung 81 des Wechselkopfs 53 und wird durch Ein­ griff der Kante 73a der Halteklaue 73 in dessen Ringnut 82 fixiert. Danach werden nach Entlüftung des Zylinders 64 das Gleitstück 55 und die Säulen 58 durch die Federn 57 wieder hochgeschoben, das Werkzeug 149 sitzt fest im Futter und wird durch Anheben der Arbeitseinheit 29 ge­ mäß Fig. 15H aus dem Aufnahmeloch 150 des Werkzeugstän­ ders 148 entfernt.

Bei anschließend mit den Werkzeugen 149 durchzuführenden Arbeits- bzw. Montagegängen wird der automatische Wechsel­ kopf 53 durch entsprechende Bewegungen des Schlittens 41 der Arbeitseinheit 29 gehoben oder gesenkt. Sobald das Werkzeug 149 gegen ein zu bearbeitendes Teil 6 gedrückt wird, findet eine entsprechende Verschiebung der Säulen 58 relativ zu dem Gleitstück gegen die Vorspannung der Druckfedern 60 statt; diese Hubausgleicheinrichtung hält das Werkzeug 149 trotz vertikaler Schlittenbewegungen im Kontakt mit den Teilen 6.

Das Austauschen des Werkzeugs 149 kann über einen Mikro­ computer und in Verbindung mit den gleichen Bewegungen des Tisches 31, die zum Montieren von Teilen 6 erforder­ lich sind, durchgeführt werden; für alle diese Funktionen genügt ein einziges Steuerprogramm. Die Vertikalhübe S₁ und S₂ können gleich lang sowie im Computerprogramm mit festgelegt sein.

Ein wesentliches Element der vorliegenden Erfindung bildet der einfache Aufbau der automatischen Werkzeugwechselköpfe 53. Durch die Anordnung des Werkzeugständers 148 am Tisch 31 bzw. an dessen Schiebeplatte 32 in unmittelbarer Nähe des die Bearbeitungsstellen enthaltenden Trägerelements 1 sind nur kurze Wege zu überbrücken, und der Werkzeugwech­ sel kann sehr schnell und synchron mit dem Montagerhythmus der Teile 6 auf dem Trägerelement 1 durchgeführt werden.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung bildet die Bereitstellung solcher Teile 50 in einer Horde 49, die nur schwierig oder gar nicht stapelfähig sind. Diese Teile 50 können bei Bedarf schnell aufgenommen und auf das Chas­ sis 5 montiert werden. Bei einer Änderung des zu montieren­ den Geräts braucht im wesentlichen nur eine andere Horde 49 mit neuen Teilen 50 verwendet zu werden; andere Ein­ richtungen bleiben im wesentlichen wie sie sind. Dadurch ist die erfindungsgemäße automatische Montagemaschine sehr flexibel und vielseitig einsetzbar.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum automatischen Montieren von Geräten un­ ter Verwendung von zu montierenden Teilen (6) mit einem auf einer horizontal verschiebbar angetriebenen Aufnahme ange­ ordneten Trägerelement (1), auf dem die zu montierenden Tei­ le (6) positionsgerecht bereitgestellt sind, und mit zumin­ dest einer an eine Rahmenanordnung (24) anbringbaren verti­ kal verschiebbaren Arbeitseinheit (29, 30) zum Greifen und zum Montieren der Teile (6), dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbar angetriebene Aufnahme für das Trägerelement (1) als in zwei zueinander senkrechten Richtungen (X, Y) verschiebbar angetriebener Tisch (31) ausgebildet ist, an dem eine Halteeinrichtung (48, 49; 148) zur Aufnahme von weiteren bei der Montage benötigten Gegenständen (50; 149) mitbewegbar angebracht ist, daß die Rahmenanordnung (24) sich oberhalb und parallel zur Bewegungsebene des Tisches (31) erstreckt und die Arbeitseinheit bzw. Arbeitseinheiten (29 bzw. 30) die Teile (6) auf dem Trägerelement (1) und/ oder die in der Halteeinrichtung (48, 49; 148) befindlichen Gegenstände (50; 149) in Verbindung mit entsprechenden Bewe­ gungen des Tisches (31) bei der Montage des Gerätes selektiv erfaßt/erfassen bzw. montiert/montieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - auf dem Trägerelement (1) und in der Halteeinrichtung (48, 49; 148) jeweils mindestens zwei Sätze von Teilen (6) und Gegenständen (50; 149) unter Einhaltung einer innerhalb je­ des Satzes durch gleichförmige Abstände in den beiden zuein­ ander senkrechten Richtungen vorgegebenen Lage-Beziehung an­ geordnet sind und
• - die Arbeitseinheit(en) (29; 30) eine der Anzahl von Teile- bzw. Gegenstände-Sätzen entsprechende Anzahl von Greifköpfen (44) aufweist, die in entsprechenden gleichförmigen Abstän­ den voneinander in der betreffenden Richtung angeordnet sind, um in Verbindung mit entsprechenden Bewegungen des Ti­ sches (31) gleichzeitig ihnen zugeordnete Teile (6) bzw. Ge­ genstände (50; 149) zu erfassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige von den in der Halteeinrichtung (48, 49) enthaltenen Gegenständen (50; 149) bei der Montage zu verwendende zusätzliche Bauteile (50) sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (1) und die Halteeinrichtung (48, 49; 148) auf einer Schiebeplatte (32) angeordnet sind, welche in einer der beiden zueinander senkrechten Richtungen relativ zu dem bewegbaren Tisch (31) verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (48, 49; 148) an einer Seite der Schiebeplatte (32) fest angebracht ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der in der Halteein­ richtung (148) enthaltenen Gegenstände (50; 149) auswechsel­ bare Werkzeuge (149) zur selektiven Anbringung an der Ar­ beitseinheit sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchführung entsprechender Arbeiten vorgesehe­ ne(n) Arbeitseinheit(en) (29) mindestens einen in die vorge­ gebene Lage-Beziehung passenden Wechselkopf (53) mit einem automatischen Wechselfutter (59) zum Aufnehmen und zum Able­ gen von Werkzeugen (149) aus der bzw. in die Halteeinrich­ tung (148) für Werkzeuge aufweist.