DE29606946U1 - Schulungsvorrichtung - Google Patents

Description

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		29 17	. März 412 -

Festo KG, 73734 Esslingen

Schulungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Schulungsvorrichtung zur Vermittlung von Kenntnissen über automatisierte Produktionsanlagen insbesondere der Art, die pneumatische Komponenten enthalten.

Aufgrund der zunehmenden Automatisierung von Produktionsanlagen sehen sich die in diesem Zusammenhang tätigen Personen wachsenden beruflichen Anforderungen ausgesetzt. Moderne Produktionsanlagen verfugen über Maschinen und Gerätschaften, die zu einem Großteil pneumatisch betrieben werden, wobei die verschiedenen Produktionsabläufe über elektronische Steuerungen koordiniert werden.

Die bisherige Aus- und Weiterbildung auf diesem Sektor ist eher theoretischer Art und beschränkt sich meist auf das Studium entsprechender Fachliteratur. Grundkenntnisse können überdies unter Verwendung von Schulungsvorrichtungen vermittelt werden, wie sie beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 75 07 762 hervorgehen. Kompliziertere Automatisierungsvorgänge in der Produktionstechnik, bei denen aus mehreren Bauteilen bestehende Produkte hergestellt werden, lassen sich hiermit kaum didaktisch sinnvoll vermitteln.

Die weitere Möglichkeit, direkt an im Betrieb befindlichen Produktionsanlagen auszubilden, ist kaum realisierbar. Das Risiko einer anschließend fehlerhaft laufenden Anlage wäre zu groß, der Produktionsablauf würde erheblich gestört.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schulungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine praxisnahe Ausbildung und Kenntnisvermittlung im Zusammenhang mit automatisierten Produktionsanlagen ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Schulungsvorrichtung vorgeschlagen, die sich durch mehrere Arbeitsstationen auszeichnet, die mit Arbeitskomponenten ausgestattet sind, die ihrer Art nach für Produktionsanlagen typisch sind, und die von separaten Funktionsmodulen gebildet sind, die in einer Produktionsablaufrichtung aneinandergereiht und funktionsmäßig miteinander verknüpft sind, wobei die Arbeitsstation wenigstens eines Funktionsmodules als Montagestation ausgebildet ist, die mit Montage-Arbeitskomponenten zum Zusammenfügen von Bauelementen eines Anschauungsgegenstandes ausgestattet ist.

Auf diese Weise liegt eine modular aufgebaute Schulungsvorrichtung vor, die sich universell einsetzen läßt und eine praxisnahe Vermittlung von Lehrinhalten ermöglicht. Sie erlaubt die Nachbildung funktionaler Systeme der industriellen Produktion mit unterschiedlicher Komplexität. Durch den modularen Aufbau und die flexiblen Handlingsmöglichkeiten ist eine mühelose Anspassung des Ausstattungsumfanges an den Wissensstand der zu

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schulenden Personen möglich. Ausgehend von einfachen Funktionen kann die Schulungsvorrichtung während der Ausbildungszeit allmählich zu einer komplexen Vorrichtung ausgebaut werden. Die in wenigstens einem Funktionsmodul integrierte Montagestation erlaubt hierbei in besonders anschaulicher Weise die Unterweisung komplizierter Steuerungsabläufe, die die Koordination relativ zueinander bewegter Arbeitskomponenten erfordern. Die Ausbildung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Schulungsvorrichtung wirkt sich positiv auf die Teamfähigkeit, die Kooperationsbereitschaft, die Lernfähigkeit, die Selbständigkeit und das Organisationsvermögen aus.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Bei Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Funktionsmodulen lassen sich bei der Schulungsvorrichtung zweckmäßigerweise ganze Produktionsstraßen in Gestalt eines linearen Modulstranges zusammensetzen.

Die jeweils benachbarten Funktionsmodule sind zweckmäßigerweise unter Verwendung mechanischer Verbindungsmittel lösbar miteinander koppelbar.

Um unterschiedliche Produktionsabläufe nachbilden zu können, verfugen die Funktionsmodule vorzugsweise über identisch ausgebildete Schnittstellen, die ein Aneinanderreihen in beliebiger Reihenfolge ermöglichen.

Die Montage-Arbeitskomponenten des als Montagestation ausgebildeten Funktionsmodules umfassen zweckmäßigerweise mindestens eine Haltevorrichtung für ein erstes Bauelement des Anschauung s gegen Standes sowie mindestens eine Zuführeinrichtung, mit der wenigstens ein zweites Bauelement zu der vorgenannten Haltevorrichtung zugeführt und an das erste Bauelement angefügt werden kann. Eine solche Zuführeinrichtung kann bei besonders hohem Automatisierungsgrad von einem kleineren Industrieroboter gebildet sein, der über einen Roboterarm und eine mehrachsig daran gelagerte Greifeinrichtung verfügt.

Aus verschiedenen, nach Bedarf ausgewählten Arbeitskomponenten lassen sich unterschiedliche Arbeitsstationen variabel zusammenstellen. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Verteilstationen, PrüfStationen, Bearbeitungsstationen, Lagerstationen, Pufferstationen oder Sortierstationen zusammenstellen. Indem die Funktionsmodule vorzugsweise mit einer horizontalen Tragplatte ausgestattet sind, die mit parallel zueinander verlaufenden Befestigungsnuten versehen ist, lassen sich die verschiedenen Arbeitskomponenten nach Bedarf variabel anbringen.

Im Rahmen einer nicht abschließenden Aufzählung können als Arbeitskomponenten beispielsweise Magazine, pneumatische Vorschubeinrichtungen, Rutschen, Förderbänder, Rundschalttische, Bohr- oder Stanzeinheiten, Linearantriebe, Drehantriebe oder kombinierte Linear-Dreheinheiten eingesetzt werden.

Vorzugsweise ist jedes Funktionsmodul mit einer eigenen elektronischen Steuereinheit in Gestalt einer sogenannten spei-

cherprogrammierbaren Steuereinheit (SPS) ausgestattet und verfügt ferner über geeignete Steuerelemente für die zugeordneten Arbeitskomponenten, die über die Steuereinheit angesteuert werden. Als Steuerelemente kommen insbesondere Ventile mit elektromagnetischer Ansteuerung und/oder elektrische Relais zur Anwendung .

Als besonders geeignet für einen im Rahmen des Betriebes der Schulungsvorrichtung zu "produzierenden" Anschauungsgegenstand hat sich ein Gegenstand erwiesen, der über ein gehäuseartiges und ein deckelartiges Bauteil verfügt, wobei diese beiden Bauteile in der Montagestation insbesondere lösbar zusammengefügt werden. Die Anwendung kombinierter Linear- und Drehantriebstechnik läßt sich besonders gut vermitteln, wenn die beiden zusammenzubauenden Bauteile über eine Renkverbindungseinrichtung, also eine Steck-Dreh-Verbindung, beispielsweise nach Art einer Bajonettverbindungseinrichtung verfügen.

Als besonders praxisnah erweist sich ein Anschauungsgegenstand, der einen fluidbetätigbaren Zylinder bildet. Hier können zusätzlich weitere Bauteile montiert werden, beispielsweise ein den Kolben und die Kolbenstange repräsentierendes Bauteil und/oder eine Rückstellfeder, wenn es sich bei dem zusammenzubauenden Anschauungsobjekt um die Nachbildung eines einfachwirkenden Arbeitszylinders handelt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen im einzelnen:

Figur 1 eine bevorzugte Bauform der erfindungsgemäßen Schulungsvorrichtung in Draufsicht in schematischer Darstellung,

Figur 2 ein einzelnes Funktionsmodul ohne Darstellung von Arbeitskomponenten in schematischer perspektivischer Darstellung,

Figur 3 eine im Vergleich zur Ausführungsform gemäß Figur 1 alternative Bauform des die Montagestation bildenden Funktionsmoduls, wiederum in Draufsicht analog Figur 1 und

Figur 4 in vergrößerter Einzeldarstellung eine bevorzugte Ausgestaltung eines mit der Schulungsvorrxchtung ganz oder teilweise zu produzierenden Anschauungsgegenstandes in Gestalt der Nachbildung eines fluidisch betätigbaren Arbeitszylinders.

Aus Figur 1 geht eine Schulungsvorrichtung 1 hervor, mit der unter Verwendung mehrerer Bauteile 2, 3, 4, 5 ein Anschauungsgegnstand 6 (Figur 4) zusammengebaut werden kann, um die Produktion eines aus mehreren Einzelteilen bestehenden Produktes praxisnah zu veranschaulichen. Auf diese Weise können Lerninhalte vermittelt werden, die den praktischen Umgang mit realen Produktionsanlagen ermöglichen oder erleichtern. Insbesondere lassen sich vermitteln die Planung und Projektierung von Anlagen, Kenntnisse für strukturierte SPS-Programmierung, der Betrieb von Anlagen, die Instandhaltung und Wartung komplexer Sy-

sterne, das Qualitätsmanagement sowie industrielle Kommunikation.

Zunächst sei anhand der Figur 4 eine bevorzugte Ausgestaltung des mit der beispielsgemäßen Schulungsvorrichtung zusammengebauten Anschauungsgegenstandes 6 erläutert. Bei diesem handelt es sich um die vereinfachte Nachbildung eines fluidbetätigbaren Zylinders nach Art eines Kurzhubzylinders. Er verfügt als erstes Bauteil 2 über ein im wesentlichen topfähnliches Gehäuse mit einer hohlzylindrischen Seitenwand 8 und einem an der Unterseite der Seitenwand 8 einstükkig angeformten Boden 12.

An der dem Boden 12 entgegengesetzten Axialseite ist das Gehäuse 7 offen. Die Öffnung 11 ist durch das zweite Bauteil 3 verschlossen, das einen Deckel 13 bildet. Dieser Deckel 13 ist bevorzugt ein scheibenähnliches Teil und hat einen kreisförmigen Umriß entsprechend der Außenkontur des Gehäuses 7.

Der Deckel 13 ist im Rahmen einer Renkverbindungseinrichtung lösbar an dem Gehäuse 7 festgelegt. Zu diesem Zweck sind radial innen an der Seitenwand 8 des Gehäuses 7 im Bereich der Öffnung 11 über den Umfang verteilt mehrere von Vorsprüngen gebildete erste Haltemittel 14 angeformt. Der Deckel 13 trägt an seiner dem Gehäuse 7 zugewandten Axialseite eine der Anzahl der ersten Haltemittel 14 entsprechende Anzahl zweiter Haltemittel 15 in entsprechender Umfangsverteilung. Diese zweiten Haltemittel 15 sind als Vorsprünge ausgebildet, die ausgehend vom Deckel 13 zunächst einen axialen Abschnitt 16 und daran anschließend

einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden, frei endenden Halteabschnitt 17 aufweisen.

Das Zusammenfügen von Deckel 13 und Gehäuse 7 erfolgt im Rahmen eines Steck-Dreh-Vorganges gemäß Pfeilen 18. Zunächst wird der Deckel 13 axial an die zugeordnete Stirnfläche 22 des Gehäuses 7 angesetzt und anschließend verdreht, bis die axialen Abschnitte 16 der zweiten Haltemittel 15 an den ersten Haltemitteln 14 zur Anlage kommen. Hierbei werden die ersten Haltemittel 14 von den Halteabschnitten 17 der zweiten Haltemittel 15 auf der dem Boden 12 zugewandten Seite formschlüssig hintergriffen.

Die Verbindung zwischen dem Gehäuse 7 und dem Deckel 13 ist vorzugsweise lösbar. Dadurch können die einzelnen Bauteile beliebig oft wiederverwendet werden.

Im Innern des Gehäuses 7 befindet sich mit koaxialer Ausrichtung ein rohrförmiges Innengehäuse 23, dessen Außendurchmesser geringer ist als derjenige der Seitenwand 8, so daß ein hohlzylindrischer Ringspalt verbleibt. Das Innengehäuse 23 ist mit seinem einen Ende an den Boden 12 angeformt und verschlossen. Seine Länge entspricht derjenigen der Seitenwand 8, wobei es im Bereich der Öffnung 11 ebenfalls offen ist. Im bodennahen Bereich des Gehäuses 7 ist ein querverlaufender Fluidkanal 21 ausgeformt, der zum einen an der Außenfläche der Seitenwand 8 und zum andern in den Innenraum 24 des Innengehäuses 23 eimündet.

In dem Innenraum 24 ist ein drittes Bauteil 4 angeordnet, das beispielsgemäß aus einer aus einem Kolben 25 und einer Kolbenstange 26 insbesondere einstückig zusammengesetzten Baueinheit besteht. Am Außenumfang des Kolbens 25 ist ein Dichtring 27 gehalten, der in Dichtkontakt mit dem Innenumfang des Innenraumes 24 steht. Die axiale Länge des dritten Bauteils 4 ist zumindest so groß, daß bei am Boden 12 anliegendem Kolben 25 die Kolbenstange 2 6 in eine zentrale Durchbrechung 2 8 des Deckels 13 eingreift. Beispielsgemäß schließt das vordere Ende der Kolbenstange 26 bei vollständig eingefahrenem drittem Bauteil 4 etwa bündig mit der axialen Außenfläche des Deckels 13 ab. Der Durchmesser der Durchbrechung 28 ist so auf den Durchmesser der Kolbenstange 26 abgestimmt, daß die Durchbrechung 28 eine ■Verschiebeführung für die Kolbenstange 26 bildet, wenn das dritte Bauteil 4 axial bewegt wird.

Letztlich ist noch als viertes Bauteil 5 eine Rückstellfeder 3 2 vorhanden, die beispielsgemäß als Schraubendruckfeder ausgebildet ist und im Innern des Innengehäuses 23 koaxial auf die Kolbenstange 26 aufgesteckt ist. Sie stützt sich mit ihrem einen axialen Ende an dem Kolben 25 ab, dessen Durchmesser größer ist als derjenige der Kolbenstange 26. Ihr entgegengesetztes axiales Ende beaufschlagt die axiale Innenfläche des Deckels 13 im Umfangsbereich der Durchbrechung 28. Hier verfügt der Deckel 13 zweckmäßigerweise über einen nicht näher dargestellten halsförmigen Vorsprung, der als Zentrierung für die Rückstellfeder 32 dient und in diese axial eingreift.

Um die oben erwähnten zweiten Haltemittel 15 stabil am Deckel 13 anzuordnen, sind sie zweckmäßigerweise an einem ringförmigen Axialvorsprung 33 des Deckels 13 angeformt, der durch die Öffnung 11 hindurch in den Innenraum des Gehäuses 7 eingreift. Sein Außendurchmesser entspricht zweckmäßigerweise dem Durchmesser der Kreislinie, auf der die radial nach innen weisenden gekrümmten Abschlußflächen 34 der ersten Haltemittel 14 angeordnet sind. Dadurch bilden die ersten Haltemittel 14 gleichzeitig Zentriermittel zur koaxialen Zentrierung des Deckels 13 relativ zum Gehäuse 7.

Der zusammengebaute Anschauungsgegenstand 6 ist funktionsfähig. Wird über den Fluidkanal 21 unter Druck stehendes Fluid, insbesondere Druckluft zugeführt, bewegt sich die Einheit aus Kolben 25 und Kolbenstange 26 nach oben, wobei die Kolbenstange 26 durch die Durchbrechung 28 hindurch aus dem Deckel 13 ausfährt. Wird anschließend der Fluidkanal 21 entlüftet, verlagert sich das dritte Bauteil 4 infolge der Federkraft der Rückstellfeder 32 in die eingefahrene Ausgangsstellung zurück.

Nun zurück zu der in Figuren 1 und 2 abgebildeten Schulungsvorrichtung 1. Diese umfaßt eine Mehrzahl von einzelnen separaten Funktionsmodulen 35, die in einer durch Pfeil 36 angedeuteten Produktionsablaufrichtung aneinandergereiht sind. Bevorzugt erfolgt die Aneinanderreihung linear, so daß sich insgesamt ein linearer Modulstrang etwa der Art ergibt, wie er in Figur 1 abgebildet ist.

Die einzelnen Funktionsmodule 35 repräsentieren jeweils eine Arbeitsstation 31. In ihnen erfolgt eine gewisse Handhabung und/oder Bearbeitung eines oder mehrerer Bauteile des zusammenzufügenden Anschauungsgegenstandes 6 oder dieses Anschauungsgegenstandes 6 selbst.

Wie aus Figur 2 hervorgeht, verfügen die einzelnen Funktionsmodule 35 zweckmäßigerweise über einen kastenähnlichen Unterbau 37, auf dem eine in einer horizontalen Ebene ausgerichtete Tragplatte 3 8 angeordnet ist. Die Tragplatte 38 verfügt an ihrer Oberseite zweckmäßigerweise über eine Vielzahl von linearen Befestigungsnuten 42, die parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind, wobei sie vorzugsweise parallel zu der Produktionsablaufrichtung 36 verlaufen. Sie sind über die Oberfläche der Tragplatte 38 verteilt.

Die einzelnen Funktionsmodule 3 5 sind seitlich aneinandergesetzt, so daß ihre Breitenrichtung mit der Produktionsablaufrichtung 3 6 zusammenfällt. Ihre in Produktionsablaufrichtung ausgerichteten Seitenflächen bilden vorzugsweise identische Schnittstellen 43, mit denen die aneinandergesetzten Funktionsmodule 35 unmittelbar aneinander anliegen können. Mittels lösbarer Verbindungseinrichtungen 44, die in Figur 1 schematisch angedeutet sind, lassen sich die zusammengesetzten Funktionsmodule 35 lösbar fest miteinander verbinden.

Auf den Tragplatten 38 der einzelnen Funktionsmodule 35 sind verschiedenartige Arbeitskomponenten fest angeordnet, die in ihrer Allgemeinheit mit Bezugsziffer 45 versehen sind. Ihre Be-

festigung erfolgt über geeignete Befestigungsmittel, die mit den Befestigungsnuten 42 der Tragplatte 38 zusammenarbeiten. Auf diese Weise ist es möglich, die Arbeitskomponenten 45 in der gewünschten Anordnung und Ausrichtung an der gewünschten Stelle auf der jeweiligen Tragplatte 3 8 lösbar festzulegen.

Die Arbeitskomponenten 45 sind ihrer Art nach typisch für Produktionsanlagen. Es handelt sich beispielsweise um Einrichtungen, mit denen Bauteile transportiert, bearbeitet, gehalten oder positioniert werden. Vorzugsweise handelt es sich zumindest teilweise um pneumatische Arbeitskomponenten, also um solche Arbeitskomponenten, die durch Druckluft betrieben werden. Hier kann es sich beispielsweise um Linearantriebe, Arbeitszylinder, Drehantriebe oder Vorschubeinrichtungen handeln. Denkbar sind aber auch Arbeitskomponenten 35, die elektrisch oder hydraulisch betätigt werden, des weiteren kann es sich um Arbeitskomponenten mit gemischter Betätigungsart handeln. Auch statische Arbeitskomponenten können vorhanden sein, beispielsweise Rutschen, auf denen Bauteile längs einer geneigten Wegstrecke schwerkraftbedingt verlagert werden.

Die einzelnen Funktionsmodule 35 sind funktionsmäßig miteinander verknüpft. Die im jeweiligen Funktionsmodul 35 stattfindenden Arbeitsabläufe sind also aufeinander abgestimmt. Dies geschieht mit Hilfe einer elektronischen Steuerung, wobei beim Ausführungsbeispiel jedes Funktionsmodul 35 mit einer eigenen elektronischen Steuereinheit 46 ausgestattet ist, die in Figur 2 schematisch angedeutet ist. Eine jeweilige elektronische Steuereinheit 46 befindet sich zweckmäßigerweise innerhalb des

Unterbaus 37 im Bereich der Vorderseite 47 des jeweiligen Funktionsmoduls 35, wobei die Vorderseiten 47 sämtlicher Funktionsmodule 35 bei der Längsanordnung gemäß Figur 1 auf einer gemeinsamen Längsseite 48 des Modulstranges angeordnet sind. Dadurch sind die Steuereinheiten 46 für Einstell- und Wartungszwecke gut zugänglich.

Es handelt sich bei den elektronischen Steuereinheiten vorzugsweise um speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), die über eine eigene Intelligenz verfugen. Über einen nicht näher dargestellten Bus sind die verschiedenen Steuereinheiten 46 jedoch untereinander vernetzt, so daß eine Koordination der Steuerungsaufgaben erfolgen kann. Eine der Steuereinheiten 46 kann eine sogenannte Master-Steuereinheit sein, während die anderen Steuereinheiten von dieser Master-Steuereinheit beherrscht werden und sogenannte Slaves bilden. Darüberhinaus wäre es aber auch denkbar, eine zusätzliche externe Steuereinheit vorzusehen, die als übergeordnete Steuereinheit eine Koordination der an Bord der jeweiligen Funktionsmodule 35 befindlichen Steuereinheiten 46 übernimmt.

Eine jeweilige Steuereinheit 46 verfügt über ein nicht näher dargestelltes Eingangs/Ausgangs-Terminal, das über ein geeignetes Kabel (nicht dargestellt) mit einer weiteren Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle 52 des betreffenden Funktionsmoduls 35 verbunden ist. An diese E/A-Schnittstelle 52 sind Steuerelemente 53, 54 angeschlossen, die der Ansteuerung der erwähnten Arbeitskomponenten 45 dienen. Bei den Steuerelementen 53, 54 kann es sich insbesondere um elektrisch betätigte Ventile oder Re-

lais handeln. Die Ventile können zu batterieartigen Einheiten zusammengefaßt sein. Entsprechend den über die E/A-Schnittstelle 52 ankommenden Steuersignalen übermitteln die Steuerelemente 53, 54 elektrische und/oder fluidische Betätigungsenergie an die Arbeitskomponenten 45 in Abhängigkeit vom Steuerprogramm der zugrundeliegenden Steuereinheit in das noch Sensorsignale von Sensoren eingehen, die den Arbeitskomponenten zugeordnet sind. Die elektrischen und fluidischen Verbindungsleitungen sind nicht näher dargestellt.

Zweckmäßigerweise sind das Eingangs/Ausgangs-Terminal 52 sowie die Steuerelemente 53, 54 eines jeweiligen Funktionsmoduls 35 auf engstem Raum zu Betätigungseinheiten 55 zusammengefaßt, wobei sie wie die Arbeitskomponenten 45 auf der Tragplatte 38 fixiert sein können. Sie befinden sich hierbei insbesondere im Bereich der Vorderseite 47, so daß sie gut zugänglich sind.

Im Bereich der Vorderseite 47 kann ein jeweiliges Funktionsmodul 35 auch noch über Bedien- und/oder Anzeigeelemente 56 verfügen. Dadurch sind beispielsweise manuelle Eingriffe zu Testzwecken möglich.

Anhand des Zusammenbaues eines Anschauungsgegenstandes 6 der in Figur 4 gezeigten Art wird nachfolgend der beispielsgemäße Aufbau der Schulungsvorrichtung 1 sowie eine bevorzugte Betriebsweise derselben näher erläutert.

Das erste Funktionsmodul 35 des Ausführungsbeispiels bildet eine Verteilstation 57. Sie enthält ein Bauteilemagazin 58, in

dem eine Mehrzahl der gehäuseförmigen ersten Bauteile 2 magaziniert ist. Des weiteren enthält sie eine Entnahme-Arbeitskomponente 62, die die ersten Bauteile 2 vereinzelt und nacheinander an einer Übergabestelle 63 positioniert. Ein mit einem Vakuum-Greifer ausgestatteter Umsetzer 64 nimmt die ersten Bauteile 2 nacheinander von der Übergabestelle 63 auf und verbringt sie in die in Produktionsablaufrichtung 36 nachfolgende Arbeitsstation 31, die beim Ausführungsbeispiel als Prüfstation 65 ausgebildet ist. Sie enthält eine Prüfeinrichtung 61, in der der Umsetzer
64 das erste Bauteil 2 ablegt. Hier werden mit Hilfe von Sensoren beispielsweise Farbe und Material des ersten Bauteils 2 ermittelt. Mittels eines nicht näher dargestellten Hebezylinders kann das erste Bauteil in eine zweite Meßposition angehoben
werden, wo ein Analogsensor mit Prüfdorn gegen das Gehäuse 7
fährt. Die Höhe des Gehäuses wird gemessen und mit gespeicherten Referenzwerten verglichen, überschreitet die Abweichung
eine bestimmte Toleranzgrenze, wird das Gehäuse als Ausschuß in die untere Meßposition zurückgefahren und ausgeschoben. Liegt
der gemessene Wert hingegen innerhalb der Toleranzgrenzen, so
wird das Gehäuse 7 von der oberen Meßposition auf eine am zugeordneten Funktionsmodul 35 festgelegte Rutsche 66 ausgeschoben, über die es zur nachfolgenden Arbeitsstation 35 gelangt.

Diese nachfolgende Arbeitsstation 35 ist beispielsgemäß eine
Bearbeitungsstation 70. Sie umfaßt einen Rundschalttisch 67 mit mehreren auf einer Kreisbahn angeordneten Aufnahmen 68 für erste
Bauteile 2. Die Aufnahmen 68 sind beispielsgemäß um jeweils 90° versetzt zueinander angeordnet.

Das über die Rutsche 66 zugeführte erste Bauteil 2 gelangt direkt in eine erste Aufnahme 68, 68'. Anschließend wird der Rundschalttisch um 90° verdreht, so daß die Aufnahme 68' mit dem darin enthaltenen ersten Bauteil 2 im Arbeitsbereich einer Bearbeitungs-Arbeitskomponente 69 positioniert wird, hier eine Bohrmaschine.

Das erste Bauteil 2 in der Form, wie es im Bauteilemagazin 58 zur Verfügung gestellt wird, hat bereits die aus Figur 4 ersichtliche Gestalt. Lediglich der Innenraum 24 hat noch nicht die Endkontur. Durch die Bohrmaschine 69 wird der Innenraum nachgebohrt, wobei gleichzeitig ein nicht näher dargestellter pneumatischer Zylinder das erste Bauteil 2 festspannt.

Da es bei der Schulungsvorrichtung nur darum geht, bestimmte Vorgänge zu erläutern, könnte der Innenraum 24 schon in der magazinierten Form des Gehäuses die Endform haben, so daß der Bohrvorgang lediglich simuliert wird. Dies trifft im übrigen auch für alle anderen eventuellen spanenden Bearbeitungen zu, die im Laufe des Produktionsvorganges in der Schulungsvorrichtung ausgeführt werden.

Nach einer weiteren Vierteldrehung des Rundschalttisches 67 kontrolliert eine Prüfeinrichtung 72 die korrekte Bohrung des Gehäuses 7. Hieran anschließend wird das Gehäuse 7 zu einer Übergabeposition 73 weitergetaktet. Von dort wird sie mittels eines Handhabungsgerätes 74 des nachfolgenden Funktionsmoduls 35, das eine reine Handhabungsstation 75 bildet, aufgenommen

und zu einer auf die Handhabungsstation 75 folgenden Pufferstation 76 transportiert.

Die Pufferstation 76 verfügt über eine beispielsgemäß von einem Förderband 77 gebildete Pufferstrecke. Das Handhabungsgerät setzt das erste Bauteil 2 auf dem Förderband 77 ab, auf dem eine bestimmte Anzahl von ersten Bauteilen 2 gepuffert werden kann. Dies erfolgt mittels geeigneter Sensoren und Anschlägen.

In der Handhabungsstation 75 befindet sich in dem dem Förderband 77 vorgelagerten Bereich eine Rutsche 78 für Ausschuß. Hat eine Prüfung in der Prüfeinrichtung 72 eine fehlerhafte Bearbeitung festgestellt, wird das erste Bauteil 2 statt auf das Förderband 77 auf die Rutsche 78 gegeben und aussortiert.

An die Pufferstation 76 schließt sich eine wesentliche Arbeitsstation der Schulungsvorrichtung 1 an. Sie ist als Montagestation 79 ausgebildet. In ihr erfolgt die vollständige Montage sämtlicher vier Bauteile 2, 3, 4, 5, so daß als Montageergebnis der Anschauungsgegenstand 6 gemäß Figur 4 vorliegt.

Zu diesem Zweck ist die Montagestation 79 mit entsprechenden Montage-Arbeitskomponenten 80 ausgestattet. Unter diesen befindet sich eine Haltevorrichtung 83, in der zunächst ein erstes Bauteil 2 angeordnet wird. Die Bestückung erfolgt durch das in Betrieb gesetzte Förderband 77 über eine zwischengeschaltete Rutsche 84. Anschließend wird die Haltevorrichtung 83 mittels eines Vorschubgerätes 85, beispielsweise eines Arbeitszylinders, in eine erste Zwischenstellung 82 verlagert. Hier wird

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mittels eines Umsetzers 86 ein drittes Bauteil 4 in Gestalt der Kolben-Kolbenstangen-Baueinheit 25, 26 eingesetzt. Das dritte Bauteil 4 ist bereits vorgefertigt und wird in einem entsprechenden Magazin 87 bereitgestellt.

Anschließend wird die Haltevorrichtung 83 in eine zweite Zwischenstellung 88 verfahren. Hier wird aus einem Fallmagazin 89 das vierte Bauteil 5 in Gestalt der Rückstellfeder 32 eingesetzt.

Anschließend fährt die Haltevorrichtung 83 in die Endstellung 90, wo mittels einer Zuführeinrichtung 93 das deckeiförmige zweite Bauteil 3 angebracht wird. Hierzu nimmt die Zuführeinrichtung 93 das besagte zweite Bauteil 3 von einer Übergabeposition 94 auf.

Um besonders einfach die Steck-Dreh-Verriegelung zwischen dem Deckel 14 und dem Gehäuse 7 auszuführen, ist die Zuführeinrichtung 93 vorzugsweise als kombinierte Dreh-Linear-Einheit ausgeführt, die in der Lage ist, alle erforderlichen Bewegungen auszuführen.

Die Montagestation 79 kann ein Magazin aufweisen, in dem die vorgefertigten zweiten Bauteile 3 bereitgestellt und mittels einer Vereinzelungseinrichtung nacheinander in die Übergabeposition 94 verbracht werden. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind die zweiten Bauteile 3 allerdings in einem Stapelmagazin 95 gespeichert, das Bestandteil eines weiteren Funktionsmoduls 35 ist, welches eine Stanzstation 96 bildet. Diese

Stanzstation 96 ist an einer weiteren Schnittstelle 97 der Montagestation 79 angeordnet, die sich an der Rückseite der Montagestation 79 befindet. Die in dem Stapelmagazin 95 magazinierten Deckel 3 verfügen noch nicht über die erforderliche Durchbrechung 28. Die lochlosen Deckel 13 werden nacheinander vereinzelt und einer hydraulischen Stanze 98 zugeführt, wo die Druchbrechung 28 eingestanzt wird. Ein Umsetzer 99 positioniert anschließend die derart fertiggestellten Deckel 13 in der Übergabeposition 94 der Montagestation 79.

Somit verfügt die beispielsgemäße Montagestation 79 über mehrere Schnittstellen, über die einzelne Bauteile des zu fertigenden Anschauungsgegenstandes 6 zugeführt werden.

Ist der Deckel 13 mit dem Gehäuse 7 verrastet, fährt die Haltevorrichtung 83 aus der Endstellung 90 in die Ausgangsstellung 91 zurück. Von dort wird der fertige Anschauungsgegenstand 6 mittels eines weiteren Umsetzers 100 entnommen und in das sich in Produktionsablaufrichtung 36 anschließende Funktionsmodul 35 übergeben, das neuerlich als Prüfstation 101 ausgebildet ist. Zur Übergabe kann wiederum eine Rutsche zwischengeschaltet sein. In der Prüfstation 101 wird mittels einer Prüfeinrichtung 102 eine Qualitätskontrolle durchgeführt. Der Zylinder wird über den Fluidkanal 21 mit Druckluft beaufschlagt, wobei eine Funktionsprüfung durchgeführt wird. Ein Analogsensor mißt den Kolbenhub.

Im Anschluß daran wird der kontrollierte Anschauungsgegenstand 6 mittels eines weiteren Umsetzers 103 auf eine Wippe 104

transportiert. War die Qualitätskontrolle negativ, wird die Wippe derart betätigt, daß der Gegenstand auf eine Ausschußrutsche 106 gelangt und aussortiert wird. Bei positivem Ergebnis wird ein Kippen der Wippe 104 in Gegenrichtung veranlaßt, so daß der Anschauungsgegenstand 6 in eine Sortier-Arbeitskomponente 107 gelangt, die Bestandteil des abschließenden, als Sortierstation 108 ausgebildeten Funktionsmodules 35 ist. Hier erfolgt mit Hilfe pneumatisch betriebener Weichen nach vorher festgelegten Kriterien ein Sortieren der ankommenden Anschauungsgegenstände 6 in unterschiedliche Ablagen 109.

Die derart fertiggestellten Anschauungsgegenstände 6 können anschließend ohne weiteres werkzeuglos wieder in ihre einzelnen Bestandteile zerlegt werden, damit sie für einen weiteren Durchlauf durch die Schulungsvorrichtung 1 zur Verfugung stehen.

In Figur 3 ist eine Montagestation 79' alternativer Bauform angedeutet. Hier hat die Haltevorrichtung 83 eine feste Position und die einzelnen Bauteile 2, 3, 4, 5 werden mit Hilfe einer roboterähnlichen, vorzugsweise durch Elektromotoren betätigten Handhabungseinheit 110 zusammengefügt. Die Handhabungseinheit 110 ist um eine vertikale Achse 111 drehbar und hat einen mehrgelenkigen Auslegerarm 112 mit endseitig angeordnetem Greifer 113. Durch entsprechende Betätigung holt der Greifer 113 zunächst ein Gehäuse 7 aus der Pufferstation 76 und setzt es in der Haltevorrichtung 83 ab. Anschließend holt der Greifer 113 aus entsprechenden Magazinen 114 die bereitgestellten weiteren Bauteile 3, 4, 5 in der richtigen Reihenfolge und vereinigt sie

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mit dem Gehäuse 7. Ist der Anschauungsgegenstand 6 zusammengefügt, wird er durch die Handhabungseinheit 110 z.B. über eine zwischengeschaltete Rutsche 115 zur nachfolgenden Prüfeinheit 101 weitergeleitet.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schulungsvorrichtung besteht darin, daß die einzelnen Funktionsmodule 35 in praktisch beliebiger Reihenfolge und beliebiger Auswahl zusammengestellt werden können. Ferner ist es möglich, die Funktionsmodule 35 einzeln zu betreiben, was insbesondere im Falle der Montagestation 75 die Möglichkeit bietet, ohne zusätzliche Funktionsmodule Lehraufgaben zu bewältigen, die ausschließlich die Montagetechnik betreffen.

Claims (18)

29. März 1996 G 17 412 - leet Festo KG, 73734 Esslingen Schulungsvorrichtung ANSPRUCHE

1. Schulungsvorrichtung zur Vermittlung von Kenntnissen über automatisierte Produktionsanlagen insbesondere der Art, die pneumatische Komponenten enthalten, gekennzeichnet durch mehrere Arbeitsstationen (31), die mit ihrer Art nach für Produktionsanlagen typischen Arbeitskomponenten (45) ausgestattet sind und die von separaten Funktionsmodulen (35) gebildet sind, die in einer Produktionsablaufrichtung (3 6) aneinandergereiht und funktionsmäßig miteinander verknüpft sind, wobei die Arbeitsstation (31) wenigstens eines Funktionsmodules (35) als Montagestation (79, 79') ausgebildet ist, die mit Montage-Arbeit skomponent en (80) zum Zusammenfügen von Bauelementen (2, 3, 4, 5) eines Anschauungsgegenstandes (6) ausgestattet ist.

2. Schulungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Funktionsmodulen (35) unter Bildung eines linearen Modulstranges aneinandergereiht sind.

3. Schulungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkitonsmodule (3 5) an ihren in Produk-

tionsablaufrichtung {3 6) ausgerichteten einander zugewandten Schnittstellen (43) identisch ausgebildet sind.

4. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Montage-Arbeitskomponenten (80) eine Haltevorrichtung (83) für ein erstes Bauelement (2) des Anschauungsgegenstandes (6) und mindestens eine Zuführeinrichtung (93) zum Zuführen wenigstens eines zweiten Bauelementes (3) zu dem in der Haltevorrichtung (83) angeordneten ersten Bauelement (2) aufweist.

5. S chulungs vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagestation (79, 79') eine Bearbeitungsstation (70) entgegen der Produktionsablaufrichtung (36) vorgeschaltet ist, die mit wenigstens einer Bearbeitungs-Arbeitskomponente (69) zur insbesondere spanenden Bearbeitung wenigstens eines ersten Bauelementes (2) des Anschauungsgegenstandes (6) ausgestattet ist.

6. S chulungs vor richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagestation (79, 79') eine Verteilstation (57) entgegen der Produktionsablaufrichtung (36) vorgeschaltet ist, die mit wenigstens einem Bauteilemagazin (58) und einer Entnahme-Arbeitskomponente (62) zur einzelnen Entnahme magazinierter Bauteile (2) ausgestattet ist.

7. Schulungseinrichtung nach Anspruch 6 in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilstation (57) der Bearbeitungsstation (70) vorgeschaltet ist, wobei zwischen

die Verteilstation {57) und die Bearbeitungsstation (70) zweckmäßigerweise eine Prüfstation (65) zwischengeschaltet ist.

8. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagestation (79, 79') eine Pufferstation (76) für zur Montage bereitstehende Bauelemente (2) unmittelbar vorgeschaltet ist.

9. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das die Montagestation (79, 79') bildende Funktionsmodul (35) über zwei Schnittstellen (43, 97) zur Anordnung weiterer Funktionsmodule (35, 76, 96) verfügt, über die der Montagestation (79, 79') verschiedenartige Bauelemente (2, 3) des zusammenzufügenden Anschauungsgegenstandes (6) zuführbar sind.

10. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagestation (79, 79') in Produktionsablaufrichtung (36) eine Sortierstation (108) mit Sortier-Arbeitskomponenten (107) nachgeschaltet ist.

11. Schulungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Montagestation (79, 79') und die Sortierstation (108) eine Prüfstation (101) zur Qualitätskontrolle des zusammengefügten Anschauungsgegenstandes (6) eingeschaltet ist.

12. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Funktionsmodul (35) mit. einer

eigenen elektronischen Steuereinheit (46) und mit von dieser Steuereinheit (46) angesteuerten Steuerelementen (53, 54) für die Arbeitskomponenten (45) ausgestattet ist.

13. Schulungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Steuereinheiten (46) der Funktionsmodule (35) über einen insbesondere seriellen Bus miteinander verknüpft sind.

14. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zusammenzufügende Anschauungsgegenstand (6) ein erstes Bauteil (2) in Gestalt eines Gehäuses (7) und ein zweites Bauteil (3) in Gestalt eines an dem Gehäuse anbringbaren Deckels (13) aufweist.

15. Schulungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse (7) und an dem Deckel (13) zueinander komplementäre Haltemittel (14, 15) einer Renkverbindungseinrichtung vorgesehen sind.

16. Schulungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschauungsgegenstand (6) die Nachbildung eines fluidbetätigten Zylinders bildet.

17. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (13) eine zentrale Durchbrechung (28) aufweist, durch die eine als Kolbenstange

(26) fungierende Partie eines weiteren Bauteils'(4) des Anschauungsgegenstandes (6) hindurchgreift.

18. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß alle Funktionsmodule (35) über eine horizontale Tragplatte (38) mit parallel zueinander verlaufenden Befestigungsnuten (42) zur Verankerung der Arbeitskomponenten (45) verfugen.