专利名称：工件的模块化输送系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工件的模块化输送系统。
背景技术：
这种也称为传送自动线的输送系统是已知的。由Bosch厂1/1999投资报告第11页已知例如输送系统MTS2。这种输送系统MTS2具有模块化结构，并包括具有自动工位和手动工作位置的全功能单元。在成套的功能组中形成有关机械、控制及电动和气动装置的全功能模块，为了安装它们借助于三个插塞连接器相互连接。工件架的输送通过输送带进行，输送系统的每个模块具有自己的用来驱动输送带的电机。
发明内容
本发明的目的是提供一种输送系统，该系统允许更大的灵活性。尽管已知的输送系统在传送自动线的建造方面提供一定程度的灵活性，但模块化结构还是应该进一步改进，使得对于其它加工过程或全新的工件的重新调整、特别是对于工件架在加工模块之间的传送可以迅速和方便地进行。
这个目的用权利要求1的特征实现，本发明的其它细节由从属权利要求结合说明书和附图得到。
附图分别以透视图和缩小的比例示出模决化结构的自动加工和装配设备的主要部分。
具体实施例方式
所述自动加工和装配设备建立在具有在主要尺寸方面相同并具有相应工位的输送系统的加工模块的基础之上，这些加工模块特别是可用于非切削，但原则上也可用于切削加工方法。
这些模块具有一致的结构并在其主要尺寸方面做成标准化的。为了便于设备的变型，模块的高度和深度是相同的，而其宽度一般可以是不同的。例如可以做成窄的模块，这些窄的模块进行不太复杂的工作，例如侧向移位运动。因此这种“窄”模块的宽度(510mm)原则上可以做得比标准模块的宽度(1020mm)小，尤其是约一半这么大。
可以将至少两个，至多任意数量的加工模块相互组合。
模块的基本结构由一工作台(带型材底座的板)组成，工作架的滑动元件可以在工作台上面低摩擦然而稳定地滑动，使得加工力可以沿z主轴线方向直接传入工作台，沿x-y主轴线方向作用的力通过伺服电机或连接在伺服电机前面的自锁变速箱承受。
在各个加工模块之间设有用于能量供给和信息供给以及通讯还有与上级电子控制台连网的装置。这些装置是电动、液力致动和/或气动型的。在所有加工模块中所需要的能量线和信号线固定在标准化的部位上，并尤其是集成在型材底座中，导线可借助于插塞连接器方便地连接，并在必要时重新脱开，使得可以方便地进行自动传送系统的布局变型。
在工作台上方设有框架，该框架使得可以用门、壁等等覆盖模块，使得在加工空间内形成清洁、抑制噪声和运行可靠的气氛，以引导和加工工件。可以采取空气净化(颗粒过滤)措施，以避免污染和无意地堵塞细的孔的。
每个加工模块包括一个或几个，尤其是位置固定地设置的具有伺服驱动装置的刀座。“位置固定”是指相对于x-y主轴线方向位置固定，并且在这种情况下理解为，刀座例如为了换刀仍然可以沿x-y主轴线方向移动。但是在工件加工范围内沿x和y方向的移动运动由工件完成。刀具固定放置在这个平面内。
在工作台上有工位1、2、3、4、5，这些工位具有刀具插入装置。刀具例如可以是压模、冲模或折弯模具，这些刀具可借助于驱动装置或致动器沿z主轴线方向运动。一立柱具有尤其是沿z主轴线方向垂直工作并用于可更换的加工刀具的致动器(例如电子伺服压力机，液力致动压力机，气动-液力致动压力机和/或带模具的焊接模块)。致动器尤其是设计成由液力致动、气动或电力/电磁驱动的活塞-工作缸单元。从而可以沿z主轴线方向(垂直方向)从上而下进行冲压、焊接和加工过程。也可以考虑其它更多可供选择的模块装备或装置，例如变换器等。
为了引入输送系统，工件按规定安放在工件架上，并且为了加工而夹紧在工件架上面。工件架像拖板一样可以在工作台上沿x-y主轴线方向移动。一具有伺服电机驱动装置和用于包括工件的工件架在加工空间内按规定移动的导轨的2轴CNC系统用于这种移动。因此伺服电机驱动装置确保加工工件WS按规定进行定位和进给运动，并确保在加工期间相应的位置固定。此外伺服电机驱动装置还用来将工件架从一个加工模块输送到另一个加工模块，为了这个目的设有固定机构(定位夹紧器)，该固定机构确切地固定(一个或几个)工件架、将工件架拉入加工模块内、在加工空间内将工件架移动到希望的位置(可考虑在一个加工模块的加工空间内的1至n个位置)、并将工件架连同工件WS从目前的加工模块输送到下一个加工模块以进行后续加工和处理。因此对于工件输送不需要经常要维护和容易磨损的皮带。
关于自动传送系统的运行，参照本申请人未公开的题目为“Werkst ckbearbeitungsverfahren f r ein Transfersystem undVorrichtung zur Durchf hrung des Verfahrens)”的具有同一申请日和优先权日的德国专利，该申请的全文引用在此作为参考。这特别是在工件架的退回以及工件架的结构方面是适用的。如上述专利申请示意性示出的那样，工件和工件架的退回可以用设置在自动传送系统背面的输送带进行。
当然，每个加工模块配备有用来测量机床、刀具和工件信息的开关和/或传感器，这些开关和/或传感器与至少一个局部的用于驱动装置的电子控制和调节单元连接。变换器、开关和传感器用来查询位置、占用情况和其它信息，这些信息可以在控制装置、机床防护和操作者防护装置中处理。具有集成的机床防护装置的局部控制和调节单元使每个加工模块可以完全自治地工作。因此有利地每个加工模块可以方便地更换，这特别是还关系到工件架的操作。由于加工模块原理相同甚至有时结构一样，所以甚至可以设想可以在输送系统内的任意部位灵活地设置加工模块。
尽管对于每个模块自治地设置控制装置和保险装置，这些模块仍然相互交叉地通讯。亦即每个加工模块始终至少给有关相邻加工模块传递关于状态，加工情况等等的信息。有时在每个加工模块内使用图像采集元件，在电子控制/机床防护/操作者防护装置中处理图像信息以实现上述目的。
通常，所述输送系统适用于批量生产的所有的切削和非切削加工过程。例如模压、冲制、成形加工、铆接、粘接、焊接、切断、切削、测量、检验等等。但是该输送系统特别适用于制造泵孔，因为鉴于相互一致的直径泵孔可以用同一把刀具加工；或者适用于例如所谓的球式接合(Verkugelung)，其中将由轴承钢制成的硬的轴承滚球压入由比较软的材料制成的支承体的孔内。以便用这种方法得到经济的，压力介质密封的孔封闭。另一种潜在的应用涉及所谓的用于可电磁操纵的阀壳体、泵衬套、盖等等的钳接(Clinchverbindungen)。
图1示出在自动加工和装配设备结构中的输送系统1的优选实施形式。这种具有许多相互连线的模块2、3、4、5的结构也称为“布局”，并包括用于尤其是非切削也可用于切削加工方法的加工模块6、7、8、9。这些模块在主要尺寸特别是关于机械或电气连接元件方面相同。可以设置至少两个和至多任意多个相互串联设置的模块2、3、4、5，而并不脱离本发明。
每个加工模块6、7、8、9包括用来承受加工力的工作台12和一个或几个具有作为刀具运动的驱动装置的致动器的位置固定的刀座10。“位置固定”涉及到相对于分别表示的x-y主轴线方向，不言而喻在这种情况下，刀座10偶然也可以进行位置变化(例如为了换刀或为了从未示出的储存箱、分选器等等中取出准备装配的构件)。但是对于直接的加工过程，沿x和y主轴线方向必要的移动运动仅仅由工件WS完成。
当然，每个加工模块6、7、8、9配备未详细示出的用来测量和监控机床、刀具和工件的过程和/或信息的开关和/或传感器，该开关和/或传感器与至少一个局部的用于伺服电机驱动装置13、14、15的电子控制和调节单元41连接。设置大量变换器、传感器和开关，以回答位置、占用情况等等问题，并首先用于机床防护和操作者防护。这些保险装置(机床防护)及控制装置模块交叉地进行。亦即控制台(IPC控制装置)可以控制和监测多个加工模块6-9及其保险装置。有时每个加工模块6-9还具有图像采集元件。电气构件与集成在模块2-5内的局部的电子控制单元连接。通过这种结构，每个加工模块6-9原则上是完全自治的，这特别也关系到工件架的处理。由于加工模块6-9原理相同甚至有时结构一样，所以加工模块6-9原则上甚至可以设置在输送系统1内的任何部位，并通过上一级控制台下载程序。
其次设有用于能量供给和信息供给以及各个加工模块6、7、8、9之间的通讯以及用来和上一级电子控制台连网的装置。为了局部电子控制装置的第一次编程，上一级控制台装置可以装载具有如上所述工步的相应程序。
用于拖板28、29、30的伺服电机驱动装置13、14、15用来将工件WS连同工件架22-27从加工模块6-9输送到加工模块6-9。但是所述伺服电机驱动装置还存在其它功能，这形成了本发明特别的优点的基础。因为另一个目的涉及在加工过程中工件WS的定位和进给运动。换言之伺服电机驱动装置13、14、15不仅用来将工件WS连同工件架22-27从加工模块6-9输送到加工模块6-9，而且还用来实现用于加工工件WS的进给运动。通过这种双重功能至少节省了一个普通的输送带。拖板28、29、30连同其夹紧机构(定位夹紧器)使工件架22-27定位、将工件架拉入加工模块6-9、在加工模块6-9内移动到各自需要的加工位置(在一个加工模块6-9的加工空间内可以有1至n个位置)、并将工件架22-27连同工件WS从目前的加工模块6-9交给下一个加工模块6-9以进行后续加工和处理。
冲压、焊接和加工过程可以沿z主轴线方向从上向下地进行。为此设有驱动装置11，该驱动装置尤其是设计成液力致动、气动或电力/电磁驱动的活塞-工作缸单元40。在加工时将工件WS确切地放在工件架22-27上(尤其是夹紧在工件架22-27上)，工件架在加工空间内按规定定位。工件架22-27放在工作台12上，因此工作台12承受沿z主轴线方向的加工力。
模块2-5的基本结构由加工模块6-9连同工作台12(带型材底座的台板)组成，带有滑动涂层的板状工件架22-27可以在工作台上沿x-y主轴线方向滑动，其中加工力沿z主轴线方向直接传入工作台12。在x-y主轴线方向通过连接在中间的伺服电机驱动单元13-15进行力的传递，驱动单元可以做成带或不带变速箱。一自锁的变速箱可能是有利的，该变速箱可减小所需要的夹紧力矩。加工模块6-9的结构最好如下在工作台12上有一框架31，该框架带有立柱并带有沿z主轴线方向垂直工作的用于加工刀具的致动器(例如电子伺服压力机、液力致动压力机、气动液力致动压力机和/或带模具的焊接模块)。模块2-5以及加工模块6-9做成统一的，并在主要尺寸方面标准化。为了便于输送系统1的变型，模块的高度和深度是相同的，而宽度可以是不同的。这里特别是可以考虑具有统一的几倍宽度的加宽模块或具有统一的减小宽度的窄模块。对于宽度的分档，推荐使用整数倍(例如两倍标准宽度)或相应的缩小系数(例如一半标准宽度)。由图6可以看到例如具有一模块尺寸的窄模块(宽度为510mm的510型)，其宽度为标准模块(宽度为1020mm的1020型)宽度的一半。
通常，输送系统1适用于所有批量生产的所有的切削和非切削生产过程。例如球式接合、模压、冲压、成形加工、铆接、粘接、焊接、切断、切削、测量、检验等等。
本发明具有以下主要优点·在每个加工模块6-9内完全自治地进行工件架22-29与工件WS的输送。
·由与工件架输送同一CNC(x-y)轴系统和同一伺服电机驱动装置13-15实现工件架22-29在相应加工模块6-9内的定位。不需要单独的输送传送带。
·工件架22-27的定位通过CNC轴系统借助于定位夹紧器进行。夹紧器按规定作用在工件架22-27上。不需要附加的定位提升单元。
·加工力(冲压、模压等等)沿垂直方向通过工件架22-27直接传到平的工作台12上。不需要附加的升降或支承单元。
·工件架22-27完全固定在工作台12上，并在除了沿主轴方向运动外完全不进行其它运动(进给、进刀等等运动)。这使得可以形成简单、经济和标准化的但是稳定的具有小的弹性的结构(压力机单元、焊接单元、检验和查询单元等等)。此外可以非常方便地集成在自动换刀系统内。
·每个模块2-5具有自己的保护装置，该保护装置具有自治地工作的保险回路和自己的用来监测和控制机器的IPC控制装置。但是这种自治系统可通过总线系统与电子控制台连网。
·完全自治的结构使得可以灵活化，以便与改变的加工任务匹配。特别地，如果加工模块6-9具有标准化的插入刀座(例如为了扩展、改装、修理等等)，则可以较快地更换刀具，刀具配件等等。
·x/y-CNC伺服轴系统可以做成具有可更换的模块结构，以便也提供与此有关的灵活性。例如可以考虑如下1.x或y气动轴具有两个固定末端位置工件架的输送具有两个固定的加工位置或仅仅引导工件架从位置A到B。
2.y-CNC轴工件架的输送和沿y方向的灵活的加工位置。
3.x-y两轴系统沿x和y方向的工件架的输送和高度灵活的加工位置，没有固定末端位置。
本发明的重点阐述如下借助于CNC伺服轴系统使工件架22-27连同工件WS在加工模块6-9内自治地定位。同一系统还完成输送任务，亦即引入、在自动输送系统1内输送和从系统中移出。工件架22-27在每个位置通过这个系统确切地定位。加工力直接传入每个模块6-9的工作台12。每个加工模块6-9具有自己的保险的防护装置和自治的电子控制装置(IPC)。在一个加工单元内，多个加工模块6-9之间的相互通讯和同步通过总线系统进行。加工模块6-9和控制台(主计算机)之间的数据传送以及各个加工模块之间的数据传送通过总线系统进行，所述加工模块和控制台之间传送的数据涉及检验和机床参数，如特别是理论/实际值监控装置的测量值包括运行程序。
标号列表1输送系统 2模块3模块 4模块5模块 6加工模块7加工模块 8加工模块9加工模块 10刀座11驱动装置12工作台13伺服电机驱动装置14伺服电机驱动装置15伺服电机驱动装置16导轨17导轨18导轨19导轨20导轨21导轨22工件架23工件架 24工件架25工件架 26工件架27工件架 28拖板29拖板30拖板31框架32型材底座33立柱34立柱35顶板36底板40活塞-工作缸单元 41控制和调节单元WS工件x，y，z主轴线方向
权利要求
1.一种用于工件(WS)的模块化输送系统(1)，包括至少两个在主要尺寸方面相同并具有用于切削加工方法或非切削加工方法的加工模块(6、7、8、9)的模块(2、3、4、5)，所述加工模块分别包括一个或多个具有用于刀具运动的驱动装置(11)的刀座(10)；具有用来承受加工力并包括伺服电机驱动装置(13、14、15)的工作台(12)以及用于工件架(22、23、24、25、26、27)在加工空间内沿主轴线方向(x、y)按要求移动的导轨(16、17、18、19、20、21)；具有用来测量机床、刀具和工件信息的开关和/或传感器，该开关和/或传感器与至少一个用于伺服电机驱动装置(13、14、15)的局部电子控制和调节单元(41)连接；具有用于能量供给和信息供给以及加工模块(6、7、8、9)之间通讯的装置；具有尤其是一上一级的电子控制台；其中伺服电机驱动装置(13、14、15)设置用于拖板(28、29、30)并进行用于工件(WS)加工的定位运动和进给运动，并且伺服电机驱动装置(13、14、15)附加地用来将工件架(22-27)从加工模块(6-9)输送到加工模块(6-9)。
2.按权利要求1的模块化输送系统，其特征在于刀座(10)位置固定或者是可运动的。
3.按权利要求1的模块化输送系统，其特征在于加工模块(6-9)具有至少一个用于非切削加工工件(WS)的活塞-工作缸单元(40)。
4.按权利要求1的模块化输送系统，其特征在于加工模块(6-9)具有至少一个刀具存储装置和用于换刀的装置，特别是刀库或转塔。
5.按权利要求1的模块化输送系统，其特征在于在加工模块(6-9)上连接用于零件的输入系统，尤其是用于很小的零件的输入系统，特别是分选器及其输送装置。
6.按权利要求1的模块化输送系统，其特征在于加工模块(6-9)具有一个或多个并联的操作和装配机械手，该机械手从零件储存箱中独立地取出待加工工件(WS)和/或构件、输送构件并将工件(WS)定位尤其是牢固安装在装配地点处。
7.按权利要求6的模块化输送系统，其特征在于操作和装配机械手固定在加工模块(6-9)的框架(31)上。
8.按权利要求1或7的模块化输送系统，其特征在于框架(31)安装在加工模块(6-9)的工作台(12)上，并且框架(31)包括至少两个立柱(33、34)及至少一个用来安装立柱末端的顶板(35)。
9.按权利要求8的模块化输送系统，其特征在于相对的立柱末端直接安装在加工模块(6-9)的工作台(12)上或安装在框架(31)的底板(36)上。
10.按权利要求1的模块化输送系统，其特征在于拖板(28、29、30)配备用于工件架(22-27)的夹紧机构和特别是用于工件架(22-27)的连接元件。
11.按权利要求10的模块化输送系统，其特征在于夹紧机构有两个固定点，工件架(22-27)通过这两个固定点固定在可沿x和y主轴线方向运动的拖板(28、29、30)上，并且工件架(22-27)沿z主轴线方向平放在工作台(12)上。
12.按权利要求10和11的模块化输送系统，其特征在于夹紧机构做成柱状销，该柱状销沿z主轴线方向嵌入工件架(22-27)上的孔内。
13.按权利要求1或10的模块化输送系统，其特征在于工件架(22-27)具有弹簧预紧的或气动或液力致动或电磁致动的工件夹紧机构。
14.按权利要求10的模块化输送系统，其特征在于工件架(22-27)具有连接机构，以连接到输送系统(1)的能量总线或信息总线上。
15.按权利要求1的模块化输送系统，其特征在于工件架(22-27)具有变换器和/或开关和/或传感器。
16.按权利要求10的模块化输送系统，其特征在于拖板(28、29、30)具有用来与工件架(22-27)上的连接机构相连接的连接机构，这两个连接机构与拖板和工件架之间的夹紧机构自动地固定在一起或脱开。
17.按权利要求1的模块化输送系统，其特征在于加工模块(6-9)具有光学或电子图像处理系统。
18.按权利要求1的模块化输送系统，其特征在于每个加工模块(6-9)具有能量总线和信息总线。
19.按权利要求1的模块化输送系统，其特征在于输送系统(1)做成模块化的，并具有多个按规定布局顺序连成一条线的加工模块(6-9)，其中加工模块(6-9)之间配备有机械连接机构，和/或用于能量总线的连接机构和/或用于信息总线的连接机构。
20.按权利要求19的模块化输送系统，其特征在于连接机构设计成不用工具便可以拆卸及锁紧。
21.按上述权利要求中任一项或几项的模块化输送系统，其特征在于所有加工模块(6-9)至少在插入刀座方面都做成相同的，并借助于从电子控制台中方便地程序下载和在必要情况下附加地更换加工模块(6-9)进行加工匹配或加工变更。
全文摘要
本发明涉及一种用于工件的模块化输送系统(1)。本发明的特征在于，由与工件架的输送同一CNC(x－y)轴系统和同一伺服电机驱动装置(13－15)实现工件架(22－27)在加工模块(6－9)内的定位。因此不需要单独的用于输送的传送带。
文档编号B23P21/00GK1938125SQ200580010853
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月29日 优先权日2004年3月30日
发明者K-H·默滕斯, P·迈尔, D·戈科尔 申请人:大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司