CN110869862B - 用于旋转和/或线性移动工件的传输设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传输设备，其具有适合于接收工件的传输元件，并且通过电动机将工件可旋转地和/或线性地从第一空闲位置移动到第二空闲位置，其中，所述传输元件有效地驱动连接到至少一个夹带器，所述夹带器接合到筒形凸轮的驱动槽中，所述筒形凸轮可以基于电动机控制凸轮由可编程控制设备控制。所述驱动槽至少局部地具有可变螺距；并且由于所述电动机控制凸轮同样至少局部地具有可变螺距，而所述传输元件的运动是基于第一运动分量和第二运动分量的同时叠加而产生的，所述第一运动分量是基于驱动槽的可变螺距区域，并且所述第二运动分量是基于所述电动机控制凸轮的可变螺距区域。

Description

用于旋转和/或线性移动工件的传输设备

技术领域

本发明涉及一种用于旋转和/或线性移动工件的传输设备，其包括适合于接收工件的传输元件，并且通过电动机将工件从第一空闲位置旋转和/或线性移动到第二空闲位置。

背景技术

最多样的设备可用于移动工件。可通过线性电动机移动的输送带或抓取器，例如适合于产生线性或平移运动。工件支架优选可以借助于线性组装系统进行线性传输运动。如果工件要旋转运动，通常会使用所谓的旋转分度台。这种旋转分度台在与现有技术不同的实施例中通常是已知的。例如它们用于通过输出法兰的旋转将布置在构造为转盘的输出法兰上的工件从处理或组装站分别传输到下一处理或组装站。该传输可以作为循环操作的一部分进行，在该循环操作中，转盘在每个循环中旋转特定的角度尺寸。

在线性传输运动和旋转传输运动中，监测小公差或精度通常都是非常重要的。换句话说，工件应可靠且精确地从第一空闲位置移动到预定的第二空闲位置。在许多情况下，不仅必须精确地定位第二位置，而且工件在支架的两个位置之间的运动曲线也必须遵守预定的约束条件，例如预定的速度或预定的加速度。

此外，作为进一步的要求，应当以尽可能节能的方式进行传输。此处使用的传输设备应尽可能少地消耗能量，同时保持常规性能，并在可能的情况下保持相同的精度。确实存在一定的节能潜力，例如通过减少各个部件之间的摩擦力；但是，设计变更通常与更高的制造和/或维修成本相关联，因此该领域的优化快速达到了经济极限。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于将工件从第一空闲位置旋转和/或线性移动到第二空闲位置的传输设备，该传输设备能够实现尽可能高效的操作，而不必在传输运动的精度或动力学方面做出实质性妥协。

该目的通过具有以下特征的传输设备来满足，该传输设备用于将工件从第一空闲位置移动到第二空闲位置，并且特别是通过将筒形凸轮的机械控制曲线构造为驱动槽来实现，例如该驱动槽至少局部地具有可变的螺距，即非恒定螺距，并且其中，随着传输元件的运动，电动机控制曲线或电动机控制曲线同样至少局部地具有可变的或随时间变化的斜率，其中传输元件的运动是由于第一运动分量和第二运动分量的同时叠加而产生的，该第一运动分量是基于驱动槽的可变螺距区域或基于机械控制曲线，而第二运动分量是基于该电动机控制曲线的斜率。在此，电动机控制曲线根据时间来指定电动机的旋转角度φ，以实现传输元件所期望的运动曲线，从而可以基于电动机控制曲线来调节供应给电动机的电流。

因此，根据本发明，首次提出一种传输设备，其中，一方面，如在常规的固定循环系统中一样，将待传输的工件或传输元件的运动曲线存储在可变机械控制曲线中，另一方面，如在时变或变速电动机控制曲线中的常规自由编程系统中一样，其运动分量一方面由机械控制曲线产生，另一方面由电动机控制曲线产生，运动分量始终保持彼此协调，使得传输元件遵循预定或所期望的运动曲线。

例如，如果因此工件在两个空闲位置之间的预定义运动曲线是特定传输任务的起点，则一方面是机械控制曲线，另一方面是电动机控制曲线，可以优化“运动”，以便尽可能精确地观察到预定义运动曲线。同样可能的是，为了在两个空闲位置之间实现所期望的工件运动曲线，例如，在一定的限制范围内指定根据期望选择的机械控制曲线，并相应地调整电动机控制曲线，以便通过叠加两个运动分量产生所期望的运动曲线，这两个运动分量一方面是由机械控制曲线产生的，另一方面是由电动机控制曲线产生的。

此外，可以基于相应电动机的动力学来优化电动机控制曲线，使得电动机也可以在接近其最佳操作点或接近其最佳扭矩范围的情况下运行。因此，相对于常规系统，可以实现显着的节能效果，由此，相对于常规系统，可以使用功率较小的电动机来完成一项相同的传输任务。此外，通过适配电动机控制曲线和/或筒形凸轮的机械控制曲线，可以使工件的运动曲线保持较小的最大加速度值。

现在将介绍本发明的优选实施方式。根据附图说明和附图可以得出其他实施方式。

因此，可以根据一个实施方式提出，在至少一个夹带器位于机械控制曲线的可变螺距的区域中的时间窗口期间，可以基于电动机控制曲线的可变斜率的区域来控制电动机。换句话说，在至少一个夹带器可以处于机械控制曲线的可变螺距的区域中的时间窗口期间，电动机控制曲线的可变斜率的区域被激活以控制电动机。

根据另一实施方式，机械控制曲线在对应于第一空闲位置的位置处或在对应于第二空闲位置的位置处不具有空闲通道（rest passage），即零螺距的区域，并且在它们之间也没有之间。相比之下，在常规的循环系统中，需要这样的空闲通道以将电动机加速至其额定速度。与此相反，根据本发明，可以省略这样的空闲通道阶段，因为电动机的加速度或由此产生的运动分量被由机械控制曲线产生的运动分量叠加，使得由此产生的工件的运动曲线对应于预定的运动曲线。由于机械控制曲线没有任何空闲通道，因此相对于具有相同电动机尺寸的传统循环系统，可以缩短循环时间，而不会增加机械应变。

机械控制曲线和电动机控制曲线，分别具有一个或多个可变或不恒定的区域，对于实现前述的有利效果固然是足够的；然而，根据一个优选实施方式，可以提出，机械控制曲线的螺距在电动机控制曲线的与第一空闲位置相对应的位置和电动机控制曲线的与第二空闲位置相对应的位置之间连续变化，特别是不具有恒定螺距的任何区域。以相应的方式，电动机控制曲线，尤其是其斜率可以连续变化，并且在对应于第一空闲位置的位置与对应于第二空闲位置的位置之间不能具有任何恒定斜率的曲线区域。这使得在工件的两个空闲位置之间的总运动曲线上的机械控制曲线和电动机控制曲线的优化成为可能，由此可以以期望的方式使传输设备的能量消耗最小化。

根据优选的实施方式，传输元件可以是线性组装系统的工件支架，其沿着线性组装系统的轨道可移动地被引导。

根据不同的实施方式，传输元件可以是构造为转台的旋转分度台的输出法兰。

附图说明

现在将在下面参考附图仅以示例的方式对本发明进行说明，其中：

图1a-1c以不同的视图示出了构造为旋转分度台的传输设备的实施方式；和

图2a-2c以不同的视图示出了构造为线性传输系统的传输设备的实施方式。

具体实施方式

图1a透视地示出了旋转分度台10，在这里具体示出的实施方式中其具有环形输出法兰12或转台12，其由两个电动机14驱动以进行旋转运动。根据在此示出的实施方式，通过两个电动机14来替代驱动输出法兰12，输出法兰12也可以以本身已知的方式仅通过一个单独的电动机或通过两个以上的电动机来驱动。在这里示出的实施方式中，输出法兰12是环形的并且围绕中央开口16，例如，在中央开口16中可以定位一个或多个加工工具以加工紧固到转盘12上的工件。

图1b基本上以平面图示出了图1a的实施方式，其中，能够识别出以虚线绘出的夹带器18，该夹带器18例如可以被构造为滚针并且其有效地连接至输出法兰12的侧面，在使用位置驱动其下侧。仅电动机14具有与图1a所示的电动机14不同的尺寸。

从图1c中可以看出，夹带器18，特别是可旋转地支撑在其上的凸轮滚子48，接合到形成在筒形凸轮22中的驱动槽20中，筒形凸轮22由两个电动机14驱动以进行旋转运动。接合到围绕筒形凸轮22螺旋地延伸的驱动槽20中的夹带器18，通过筒形凸轮22的旋转运动而被拖曳，从而驱动转台12进行旋转运动。因此，驱动槽20形成机械控制曲线，因为转台12的运动曲线尤其是由其螺距确定的。

电动机14和筒形凸轮22通常可以同轴布置。然而，在本实施方式中，插入传动装置（未示出）以降低电动机14的驱动速度（间接驱动）。尽管可以使用不同种类的电动机，但是根据优选实施方式使用同步电动机。为此，两个电动机14并联连接，并且基于电动机控制曲线32由共同的控制装置30供电，该电动机控制曲线32可以存储在控制装置30的可编程存储器34中。

如图1a至1c所示，电动机控制曲线32可以指定每个电动机14的旋转角度φ，旋转角度φ根据时间连续变化；例如，电动机控制曲线32的旋转角度可以呈钟形曲线变化。电动机控制曲线32在此取决于时间并且指定电动机14所期望的旋转角度φ，使得输出法兰12根据时间覆盖特定的距离或角度。此外，即使在此不能准确地识别出，特别是在图1b中也是如此，形成在筒形凸轮22中的驱动槽20具有可变的即非恒定的螺距。

在此，基于电动机控制曲线32实现对电动机14的电流馈送，其中，通过旋转编码器（未示出）检测各个电动机14的实际旋转角度，并根据电动机控制曲线32将其与随时间变化的所期望的旋转角度φ相比较，从而基于该比较，可以由控制装置30调节提供给电动机14的电流。如果现在基于存储在控制曲线30的存储器34中的电动机控制曲线32，通过两个电动机14经由相应的筒形凸轮22来驱动输出法兰12，则输出法兰12的旋转运动因此由两个彼此同时叠加的运动分量组成：输出法兰12的一运动分量因此是基于旋转驱动槽20的螺距，而第二运动分量是基于电动机14的电流馈送，该电流根据电动机控制曲线32而变化。

由于驱动槽20的两个螺距至少在局部上是可变的，并且电动机控制曲线32在至少局部上具有可变的斜率，因此，可以通过以下方式实现输出法兰12所期望的运动曲线，所期望的运动曲线可以如期望的那样复杂，基于驱动槽20的可变螺距区域的运动分量与基于电动机控制曲线32的可变斜率区域的运动分量同时叠加。例如，通过电动机控制曲线32的变化，输出凸缘12的运动曲线的优化例如可以通过输出槽20的预先选择的曲线或螺距行进以这种方式实现。

在根据图2a至2c所示的实施方式中，例如，它是用于线性组装系统中的线性传输系统40。所示的线性传输系统40具有作为传输元件的工件支架42，该工件支架通过滚子46支撑在轨道44上，从而使得工件支架42可以在轨道44的引导下沿着相同的路径行进到沿着线性传输系统40或轨道44布置的不同的装配工位。如果各个装配工位彼此进一步远离，则工件支架42可以通过线性电动机装置（未示出）在各个装配工位之间高速移动。

在此处所示的实施方式中，工件支架42在装配工位区域内的驱动是通过控制凸轮22高精度地进行的，该控制凸轮22沿轨道44延伸，并通过传动装置50由电动机14驱动。筒形凸轮22的旋转运动在此被转换成工件支架42的纵向运动，这是因为在工件支架42上侧向设置的夹带器18，特别是其凸轮滚子48接合在形成在筒形凸轮22中并螺旋形地围绕它的驱动槽20中。因此，通过筒形凸轮22的旋转运动，接合到螺旋地围绕着筒形凸轮的驱动槽20中的夹带器由此被顺着拖动，从而工件支架42沿轨道44行进。如图2b所示，驱动槽20具有在筒形凸轮22的整个长度上连续变化的螺距。

在此，也再次通过控制装置30基于电动机控制曲线32实现对电动机14的电流馈送，该电动机控制曲线32存储在控制装置30的可编程存储器34中。电动机控制曲线32在此取决于时间，并指定电动机14所期望的旋转角度φ，以便工件支架42随时间覆盖特定的距离或行程。在此，基于电动机控制曲线32实现对电动机14的电流馈送，其中通过旋转编码器（未示出）来检测电动机14的实际旋转角度，并基于电动机控制曲线32将其与随时间变化的所期望的旋转角度φ相比较，从而基于该比较，可以由控制装置30调节提供给电动机14的电流。

在此，电动机控制曲线32的斜率在其总的时间进程中是可变的，并且尤其是具有以钟形曲线的方式变化的旋转角度的范围；然而，如果驱动槽20的螺距也同时改变，则电动机控制曲线32也只能局部地具有可变斜率。

因此，在此也可以通过同时叠加运动分量来实现工件支架42所期望的运动曲线，所期望的运动曲线可以如所期望的那样复杂，其中一个运动分量是基于驱动槽20的可变螺距的区域，其中一个运动分量是基于电动机控制曲线32的可变斜率的区域。

附图标记列表

10 旋转分度台

12 转台或输出法兰

14电动机

16开口

18 夹带器

20 驱动槽

22 筒形凸轮

30 控制装置

32 电动机控制曲线

34 存储器

40 线性传输系统

42 工支件架

44 轨道

46 滚子

48 凸轮滚子

50 传动装置

Claims (11)

1.一种传输设备，其具有适合于接收工件的传输元件，并且通过电动机（14）将所述工件可旋转地和/或线性地从第一空闲位置移动到第二空闲位置，其中，所述传输元件有效地驱动连接到至少一个夹带器（18），所述夹带器（18）接合到筒形凸轮（22）的驱动槽（20）中，所述筒形凸轮（22）可以基于电动机控制曲线（32）由可编程控制设备（30）控制，

其特征在于，

所述驱动槽（20）至少局部地具有可变螺距；并且由于所述电动机控制曲线（32）同样至少局部地具有可变斜率，而所述传输元件的运动是基于第一运动分量和第二运动分量的同时叠加而产生的，所述第一运动分量是基于驱动槽（20）的可变螺距区域，并且所述第二运动分量是基于所述电动机控制曲线（32）的可变斜率区域。

2.根据权利要求1所述的传输设备，其特征在于，

所述电动机（14）基于所述电动机控制曲线（32）的可变斜率区域是可控的，而至少一个夹带器（18）位于所述驱动槽（20）的可变螺距区域中。

3.根据权利要求1所述的传输设备，其特征在于，

至少一个夹带器（18）位于所述驱动槽（20）的可变螺距区域中，而所述电动机控制曲线（32）的可变斜率区域被激活以控制电动机（14）。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的传输设备，其特征在于，

所述电动机控制曲线（32）指定所述电动机（14）的旋转角度，以实现所述传输元件所期望的运动曲线。

5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的传输设备，其特征在于，

所述驱动槽（20）在与第一空闲位置对应的位置处或与第二空闲位置对应的位置处没有空闲通道，并且在它们之间也没有空闲通道。

6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的传输设备，其特征在于，

所述驱动槽（20）的螺距在所述驱动槽（20）与第一空闲位置对应的位置和在所述驱动槽（20）与第二空闲位置对应的位置之间变化。

7.根据权利要求6所述的传输设备，其特征在于，

所述驱动槽（20）在与第一空闲位置对应的位置和与第二空闲位置对应的位置之间不包括具有恒定螺距的任何区域。

8.根据权利要求1至3中的任意一项所述的传输设备，其特征在于，

所述电动机控制曲线（32）可在与第一空闲位置对应的位置和与第二空闲位置对应的位置之间变化。

9.根据权利要求8所述的传输设备，其特征在于，

所述电动机控制曲线（32）在与第一空闲位置对应的位置和与第二空闲位置对应的位置之间不具有恒定斜率的任何曲线区域。

10.根据权利要求1至3中的任意一项所述的传输设备，其特征在于，

所述传输元件是线性传输系统（40）的工件支架（42），其沿着所述线性传输系统（40）的轨道（44）被引导。

11.根据权利要求1至3中的任意一项所述的传输设备，其特征在于，

所述传输元件是旋转分度台（10）的转台（12）。

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