DE102005003075A1

DE102005003075A1 - Automat for mounting or processing workpieces has a rotor rotating around its axis whereby ring shaped stator is arranged concentrically with rotor while ring shaped carrier is provided with running guideways

Info

Publication number: DE102005003075A1
Application number: DE102005003075A
Authority: DE
Inventors: Günter Prof. Dr. Höhne; Norbert Dick; Otto Dr. Diederich
Original assignee: Sim Automation GmbH and Co KG
Current assignee: Sim Automation GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2005-01-22
Publication date: 2006-03-23

Abstract

The automat has a rotor (1) rotating around its axis. The ring shaped stator (2) is arranged concentrically with the rotor and has several field coils (3). A ring shaped carrier (4), with guide ways (7), is arranged on the rotor forming an annular gap (5) with the stator. The mounting pieces or tools can be fed to the workpiece positioned at the periphery of the carrier during the rotation. In each of the guideways a permanent magnet with associated attachment is arranged for incorporation of the mounting piece or workpiece. The lifting motion along the guideways takes place due to the magnetic field produced by the permanent magnets, which rotate around the axis of rotation.

Description

Die Erfindung betrifft einen Automat zum Montieren und/oder Bearbeiten von Werkstücken.The The invention relates to a machine for mounting and / or processing of workpieces.

Bei der Montage bzw. der Bearbeitung kleinteiliger Werkstücke werden in der Regel getaktet arbeitende Automaten eingesetzt, wobei die für einen Bearbeitungs- bzw. Montagevorgang vorgesehenen Werkstücke mittels einer auf den Arbeitstakt abgestimmten Transporteinrichtung zu- und abgeführt werden. Während des Bearbeitungsvorganges befinden sich die Werkstücke in einer stationären Werkstückeinspannung des Automaten. Das davor bzw. danach erforderliche Verzögern und Beschleunigen sowie die Übergabe der Werkstücke verursacht einen vergleichsweise hohen konstruktionstechnischen Aufwand und limitiert die Arbeitsgeschwindigkeit des Automaten.at the assembly or the processing of small-scale workpieces are usually clocked working machines used, the for a processing or assembly process provided workpieces by means of a on the power stroke coordinated transport device to be supplied and removed. During the Machining process are the workpieces in a stationary Werkstückeinspannung of the machine. The before and after required delay and Speed up and handover the workpieces causes a comparatively high construction engineering Effort and limits the working speed of the machine.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen kontinuierlich arbeitenden Automat zum Montieren und/oder Bearbeiten von Werkstücken anzugeben, der ohne aufwändiges Getriebe auskommt und sich dadurch auch durch eine hohe Fertigungsgenauigkeit auszeichnet.In front In this background, the invention is based on the object continuously operating machine for mounting and / or editing workpieces specify that without complex gear gets along and thereby also by a high production accuracy distinguished.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Automat zum Montieren und/oder Bearbeiten von Werkstücken mit
einem um seine Rotorachse rotierenden Rotor und
einem konzentrisch zum Rotor angeordneten ringförmigen Stator, an dessen Umfang mehrere Feldspulen nebeneinander angeordnet sind,
wobei an dem Rotor ein ringförmiger Träger angeordnet ist, der den Stator unter Bildung eines Ringspaltes umgibt, wobei der Träger an seiner Außenseite in Rotorachsenrichtung verlaufende Führungsbahnen aufweist, in denen jeweils ein Permanentmagnet mit angeschlossener Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme mindestens eines Montagewerkstückes und/oder mindestens eines Werkzeuges geführt ist, und wobei aufgrund der von den Feldspulen erzeugten Magnetfelder die um die Rotorachse rotierenden Permanentmagnete Hubbewegungen entlang der Führungsbahn ausführen, so dass während der Rotorrotation die Montagewerkstücke und/oder die Werkzeuge einem am Umfang des Trägers positionierten Werkstück zuführbar sind. Die Feldspulen können gleichzeitig zum Antrieb des Rotors dienen. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, dass der Antrieb des Rotors durch einen separaten Motor, vorzugsweise einen Servomotor, erfolgt.This object is achieved by an automatic machine for mounting and / or machining of workpieces with
a rotor rotating about its rotor axis and
an annular stator arranged concentrically with the rotor, on the circumference of which a plurality of field coils are arranged next to each other,
wherein on the rotor an annular support is arranged, which surrounds the stator to form an annular gap, the carrier having on its outer side in the rotor axis direction extending guideways, in each of which a permanent magnet with attached receiving device for receiving at least one assembly workpiece and / or at least one tool wherein, due to the magnetic fields generated by the field coils around the rotor axis rotating permanent magnets perform lifting movements along the guide track, so that during the rotor rotation, the assembly workpieces and / or the tools can be fed to a positioned on the circumference of the carrier workpiece. The field coils can simultaneously serve to drive the rotor. Alternatively, however, it is also possible that the drive of the rotor by a separate motor, preferably a servo motor takes place.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Montage bzw. Bearbeitung der einzelnen Werkstücke durchgeführt werden kann, während diese sich in einer Rotationsbewegung um die Rotorachse befinden. Erfindungsgemäß werden die Permanentmagnete durch die Magnetfelder der einzelnen Feldspulen entlang ihrer Führungsbahnen verschoben, wenn sie infolge der Rotationsbewegung des Rotors von einer Feldspule zur nächsten weiterbewegt werden und somit einem sich zeitlich ändernden Einfluss der Magnetfelder ausgesetzt sind. Die Anzahl der Permanentmagnete entspricht vorzugsweise der Anzahl der Feldspulen. Der Ringspalt zwischen Stator und Träger ist sehr schmal ausgebildet und die Permanentmagnete gleiten praktisch reibungsfrei in der jeweiligen Führungsbahn. Hierdurch ist gewährleistet, dass die von den Feldspulen erzeugten Kräfte ausreichend groß sind, um die Permanentmagnete mit den daran angeschlossenen Aufnahmevorrichtungen zu bewegen.The Invention is characterized in that the assembly or processing the individual workpieces carried out can be while these are in a rotational movement about the rotor axis. According to the invention the permanent magnets through the magnetic fields of the individual field coils along their guideways shifted when due to the rotational movement of the rotor of one field coil to the next be moved on and thus a time-changing influence are exposed to the magnetic fields. The number of permanent magnets preferably corresponds to the number of field coils. The annular gap between stator and carrier is very narrow and the permanent magnets slide practically frictionless in the respective guideway. This ensures that that the forces generated by the field coils are sufficiently large, around the permanent magnets with the recording devices connected thereto to move.

Zweckmäßigerweise sind die Permanentmagnete und die Werkstückträger gleichmäßig über den Umfang des Trägers und die Feldspulen gleichmäßig über den Umfang des Stators verteilt angeordnet. Am oberen Ende des Stators kann ein ringförmiges Führungselement zur Führung von Rotor und Träger angeordnet sein.Conveniently, the permanent magnets and the workpiece carriers are uniform over the circumference of the carrier and the field coils evenly over the Scope of the stator arranged distributed. At the top of the stator can a ring-shaped guide element to the leadership of rotor and carrier be arranged.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist dem Träger eine Transportvorrichtung zur Zu- und Abfuhr der an den Werkstückträgern lösbar befestigten Werkstücke zugeordnet, wobei die Geschwindigkeit der Transportvorrichtung zumindest in den Bereichen der Werkstückübergabe der Umfangsgeschwindigkeit des Trägers entspricht. Hierdurch ist gewährleistet, dass während der Werkstückübergabe keine Relativgeschwindigkeit zwischen der Transportvorrichtung und den Werkstückträgern vorliegt und daher eine Werkstückübergabe ohne eine Verzögerung bzw. Beschleunigung der Werkstücke möglich ist.According to one preferred embodiment The invention is the carrier a transport device for the supply and removal of the releasably secured to the workpiece carriers workpieces assigned, wherein the speed of the transport device at least in the areas of workpiece transfer corresponds to the peripheral speed of the carrier. hereby is guaranteed that while the workpiece transfer no relative speed between the transport device and the workpiece carriers present and therefore a workpiece transfer without a delay or acceleration of the workpieces possible is.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch:in the The invention will be described below with reference to a purely exemplary embodiment detailed drawing explained. They show schematically:

1 eine dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Automaten zum Montieren und/oder Bearbeiten von Werkstücken, 1 a three-dimensional representation of a machine according to the invention for mounting and / or machining of workpieces,

2 eine Draufsicht auf den in 1 dargestellten Automaten, 2 a top view of the in 1 illustrated machines,

3 eine Seitenansicht des in 1 dargestellten Automaten, 3 a side view of the in 1 illustrated machines,

4 den Schnitt A-A in 3 und 4 the cut AA in 3 and

5, 6 eine schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Automaten, dem eine Transportvorrichtung zugeordnet ist. 5 . 6 a schematic plan view of an automatic machine according to the invention, which is associated with a transport device.

Die 1 bis 4 zeigen einen Automaten zum Montieren und/oder Bearbeiten von Werkstücken mit einem metallischen, um seine Rotorachse x rotierenden Rotor 1 und einem konzentrisch zum Rotor 1 angeordneten ringförmigen Stator 2, an dessen Umfang mehrere Feldspulen 3 nebeneinander angeordnet sind. An dem Rotor 1 ist ein ringförmiger Träger 4 angeordnet, der den Stator 2 unter Bildung eines Ringspaltes 5 umgibt. Der Rotor 1 ist innerhalb des Stators 2 angeordnet und bildet mit diesem gemeinsam einen zweiten Ringspalt 6. Der Träger 4 weist an seiner Außenseite in Richtung der Rotorachse x verlaufende Führungsbahnen 7 auf, in denen jeweils ein Permanentmagnet 8 mit angeschlossener, nicht dargestellter Aufnahmevorrichtung geführt ist. Die Aufnahmevorrichtung dient jeweils zur Montage eines Montagewerkstückes oder alternativ eines Werkzeugs (ebenfalls nicht dargestellt). Am Umfang des Trägers 4 werden an den Stellen 9 Werkstücke bzw. Werkstückträger positioniert, denen jeweils ein Permanentmagnet 8 mit Aufnahmevorrichtung zugeordnet ist. Die Anzahl der Permanentmagnete 8 entspricht der Anzahl der Feldspulen 3 und beträgt im Ausführungsbeispiel acht. Im Ausführungsbeispiel wird durch die von den Feldspulen 3 erzeugten Magnetfelder der Rotor 1 in Rotation versetzt und die Permanentmagnete 8 führen hierdurch gleichzeitig Hubbewegungen entlang der Führungsbahnen 7 auf. Alternativ kann der Rotor 1 jedoch auch durch einen separaten Motor, vorzugsweise einen Servomotor, angetrieben werden. Durch die Hubbewegungen können während der Rotorrotation die Montagewerkstücke bzw. die Werkzeuge dem jeweils zugeordneten Werkstück zwecks Durchführung des Montage- bzw. Bearbeitungsvorganges zugeführt werden. Der Ringspalt 5 zwischen dem Träger 4 und dem Stator 2 ist sehr schmal ausgebildet, und die Permanentmagnete 8 gleiten nahezu reibungsfrei in den Führungsbahnen 7. Insbesondere der 2 ist zu entnehmen, dass die Permanentmagnete 8 und die Werkstückträger 9 gleichmäßig über den Umfang des Trägers 4 und die Feldspulen 3 gleichmäßig über den Umfang des Stators 2 verteilt angeordnet sind. Die 4 zeigt, dass am oberen Ende des Stators 2 ein ringförmiges Führungselement 10 zur Führung von Rotor 1 und Träger 4 während der Rotationsbewegung angeordnet ist.The 1 to 4 show a machine for mounting and / or machining workpieces with a metallic rotor rotating about its rotor axis x 1 and one concentric with the rotor 1 arranged annular stator 2 , at the periphery of several field coils 3 are arranged side by side. On the rotor 1 is an annular carrier 4 arranged the the stator 2 forming an annular gap 5 surrounds. The rotor 1 is inside the stator 2 arranged and forms together with this a second annular gap 6 , The carrier 4 has on its outer side in the direction of the rotor axis x extending guideways 7 on, in each of which a permanent magnet 8th is performed with connected, not shown recording device. The receiving device is used in each case for mounting an assembly workpiece or alternatively a tool (also not shown). At the circumference of the carrier 4 be in the places 9 Workpieces or workpiece carrier positioned, each having a permanent magnet 8th associated with recording device. The number of permanent magnets 8th corresponds to the number of field coils 3 and is eight in the embodiment. In the exemplary embodiment is by the field coils 3 generated magnetic fields of the rotor 1 set in rotation and the permanent magnets 8th thereby simultaneously carry strokes along the guideways 7 on. Alternatively, the rotor 1 However, by a separate motor, preferably a servomotor, are driven. Due to the lifting movements, during the rotor rotation, the assembly workpieces or the tools can be supplied to the respective associated workpiece for the purpose of carrying out the assembly or machining operation. The annular gap 5 between the carrier 4 and the stator 2 is very narrow, and the permanent magnets 8th glide almost frictionless in the guideways 7 , In particular the 2 it can be seen that the permanent magnets 8th and the workpiece carriers 9 evenly over the circumference of the carrier 4 and the field coils 3 evenly over the circumference of the stator 2 are arranged distributed. The 4 shows that at the top of the stator 2 an annular guide element 10 for guiding rotor 1 and carriers 4 is arranged during the rotational movement.

In den 5 und 6 ist dem Träger 4 des Automaten eine Transportvorrichtung 11 zur Zu- und Abfuhr der an den Werkstückträgern 9 lösbar befestigten Werkstücke zugeordnet, wobei die Geschwindigkeit der Transportvorrichtung 11 der Umfangsgeschwindigkeit der Werkstückträger 9 entspricht. Die Transportvorrichtung 11 ist in 5 als endloses Transportelement ausgebildet, welches im Bereich 12 der Beladung des Trägers 4 sowie im Bereich 13 der Entladung des Trägers 4 unmittelbar an den Werkstückträgern 9 vorbei läuft. Da die Geschwindigkeit der Werkstückträger 9 und der Transportvorrichtung 11 in den Bereichen 12, 13 außerdem gleichgerichtet ist, kann die Be- und Entladung der Werkstückträger 9 erfolgen, ohne dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen diesen und dem Transportelement 11 besteht. Der Transportvorrichtung 11 ist ferner ein Bereich 14 für die Zufuhr von Werkstückrohlingen und ein Bereich 15 zur Entnahme der fertig montierten bzw. bearbeiteten Werkstücke zugeordnet. In 6 weist die Transportvorrichtung 11 einen Zuführstern 16 sowie einen Abführstern 17 auf, die beide gegensinnig zum Rotor 1 rotieren und deren Umfangsgeschwindigkeiten der Umfangsgeschwindigkeit des Rotors 1 entsprechen.In the 5 and 6 is the carrier 4 of the machine a transport device 11 for the supply and removal of the workpiece carriers 9 detachably mounted workpieces, the speed of the transport device 11 the peripheral speed of the workpiece carrier 9 equivalent. The transport device 11 is in 5 designed as an endless transport element, which in the area 12 the load of the carrier 4 as well as in the area 13 the discharge of the carrier 4 directly on the workpiece carriers 9 over runs. Because the speed of the workpiece carrier 9 and the transport device 11 in the fields of 12 . 13 In addition, rectified, the loading and unloading of the workpiece carrier 9 be done without a relative speed between these and the transport element 11 consists. The transport device 11 is also an area 14 for the supply of workpiece blanks and an area 15 assigned to remove the finished assembled or machined workpieces. In 6 has the transport device 11 a feed star 16 as well as a discharge star 17 up, both in opposite directions to the rotor 1 rotate and their peripheral speeds of the peripheral speed of the rotor 1 correspond.

Claims

Automatic machine for mounting and / or machining workpieces with a rotor rotating about its rotor axis (x) ( 1 ) and concentric with the rotor ( 1 ) arranged annular stator ( 2 ), at the periphery of which several field coils ( 3 ) are arranged side by side, wherein on the rotor ( 1 ) an annular support ( 4 ) is arranged, which the stator ( 2 ) to form an annular gap ( 5 ), whereby the carrier ( 4 ) extending on its outside in the rotor axis direction guideways ( 7 ), in each of which a permanent magnet ( 8th ) is guided with connected recording device for receiving at least one assembly workpiece and / or at least one tool, and wherein due to the of the field coils ( 3 ) generated magnetic fields around the rotor axis (x) rotating permanent magnets ( 8th ) Strokes along the guideways ( 7 ), so that during the rotor rotation, the assembly workpieces and / or the tools can be fed to a workpiece positioned on the circumference of the carrier.

Machine according to claim 1, characterized in that the field coils ( 3 ) simultaneously to drive the rotor ( 1 ) serve.

Machine according to claim 1, characterized in that the drive of the rotor ( 1 ) by a separate motor, preferably a servomotor.

Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the number of permanent magnets ( 8th ) the number of field coils ( 3 ) corresponds.

Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the permanent magnets ( 8th ) and the workpiece carriers ( 9 ) evenly over the circumference of the carrier ( 4 ) and the field coils ( 3 ) evenly over the circumference of the stator ( 2 ) are arranged distributed.

Machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that at the upper end of the stator ( 2 ) an annular guide element ( 10 ) for guiding rotor ( 1 ) and supports ( 4 ) is arranged.

Machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the carrier ( 4 ) a transport device ( 11 ) is assigned to the supply and removal of the workpieces, wherein the speed of the transport device ( 11 ) at least in the areas of workpiece transfer of the peripheral speed of the carrier ( 4 ) corresponds.