-
Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zum Transport und zur Positionierung
von Werkstückträgern in
technischen Anlagen bei der die Werkstückträger mit einer Zahnriemen-Transporteinrichtung verschiedenen
Bearbeitungsstationen zugeführt
werden, wobei die Werkstückträger an ihrer
Unterseite mit einer Verzahnung versehen sind, die mit dem Zahnriemen
der Transporteinrichtung koppelbar ist.
-
In
Automationsanlagen werden in der Regel Werkstücke auf einem Träger durch.
die Anlage zu verschiedenen Bearbeitungsstationen, z. B. Montage-
oder Prüfstationen,
transportiert. Der Werkstückträger soll
das Werkstück
sicher tragen, also von einer zur nächsten Bearbeitungsstation
transportieren, Bearbeitungskräfte
aufnehmen und die Genauigkeit für
die Bearbeitung in einer Bearbeitungsstation gewährleisten. Da während des
Transports am Werkstück
keine Arbeiten ausgeführt
werden, entstehen Pausenzeiten, in denen die Arbeit der Stationen
ruht. Diese Zeiten stellen Verlustzeiten dar, die minimiert werden
sollen.
-
Im
Stand der Technik sind Transportsysteme für Werkstückträger bekannt, die den so genannten Friktionstransport
nutzen, d. h. die Mitnahme erfolgt durch Reibkräfte. Die Positionierung erfolgt
in der Regel durch Abheben vom Transportband und Lagefixierung mittels
gestellfester Bauteile, die mit dem Werkstückträger gekoppelt werden. Da der
Reibkoeffizient zwischen Werkstückträger und
Transportelement begrenzt ist sind der Beschleunigung des Werkstückträgers Grenzen
gesetzt. Diese Systeme besitzen zwar den Vorteil, dass der Werkstückträger frei beweglich
ist, es sind aber zusätzliche
Einrichtungen zur Begrenzung der Freiheitsgrade und schließlich zur
exakten Positionierung des Werkstückträgers zur Bearbeitung notwendig.
Ferner muss der Werkstückträger gegen
die Schwerkraft ausgehoben werden und der Raum unterhalb des Werkstückträgers kann nicht
für Bearbeitungsstationen
genutzt werden. Außerdem
ist die Transportgeschwindigkeit durch den Reibkoeffizient begrenzt.
-
Es
sind auch Transportsysteme für
Werkstückträger bekannt,
die einen Zwangstransport verwenden, indem der Werkstückträger formschlüssig mit
einem Transportband verbunden ist. Der Werkstückträger ist dabei fest in einem
Führungselement eingespannt
und wird über
einen Mitnehmer von einem Antriebsorgan mitgenommen. Bei diesen
Anordnungen kann der Werkstückträger nur
Bewegungen mit einem Freiheitsgrad ausführen oder es sind konstruktive
Maßnahmen
erforderlich, um den Werkstückträger in eine
für die
jeweilige Bearbeitung erforderliche Lage zu bringen. Außerdem sind
die hierfür erforderlichen
Führungselemente
meist unterhalb des Werkstückträgers angebracht
und behindern deshalb die Bearbeitung des Werkstückes von unten bzw. ein Loslösen des
Werkstückträgers von
den Führungselementen.
-
Nach
DE 37 11 733 A1 ist
ein Werkstückträgersystem
bekannt, bei dem der Werkstückträger mit einer
Zahnriemen-Transporteinrichtung verschiedenen Bearbeitungsstationen
zugeführt
wird. Die Werkstückträger sind
an ihrer Unterseite mit einer Verzahnung versehen, die mit dem Zahnriemen
der Transporteinrichtung koppelbar ist.
-
Ferner
ist in
DE 43 11 030
A1 eine Spann- und Vereinzelungsstation für eine Fertigungsstraße beschrieben,
bei der durch ein Transportsystem innerhalb einer Fertigungsstraße Werkzeugträgereinrichtungen
zuführbar
sind. Die Anordnung weist eine Höhenpositionierung
eines Werkstückträgers mit
einer ortfesten Schiene und eine Ebenenpositionierung mit einer
Drei-Punktanlage auf.
-
Aus
DE 100 32 189 B4 ist
eine Förderstrecke für Werkstückträger bekannt,
die zwei Trageinrichtungen enthält,
welche einen mit Zahnrädern
angetriebenen Zahnriemen aufweisen.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs
genannten Art anzugeben, mit der der Werkstückträgertransport trotz großer Flexibilität der Anlage
mit hoher Geschwindigkeit und hoher Positioniergenauigkeit erfolgt.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung,
welche die in die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Die
Werkstückträger werden
mit einer Zahnriementransporteinrichtung transportiert und an den jeweiligen
Bearbeitungsstationen etwas aus der Verzahnung herausgehoben, so
dass ihre Lage gegenüber
dem Zahnriemen Position korrigiert werden kann und eine Lagefixierung
der Werkstückträger in drei Koordinatenrichtungen
erfolgt.
-
Damit
können
auch bei Anwendung des Zwangstransports, der eine genaue Lagepositionierung
und hohe Geschwindigkeiten ermöglicht,
weitestgehende Bewegungsfreiheiten des Werkstückträgers gewährleistet werden. Für den Zwangstransport wird
die Wirkpaarung einer ineinander greifenden Verzahnung genutzt.
Dabei wird eine Geradverzahnung mit einem Flankenwinkel verwendet,
der eine selbstsperrende Kopplung gewährleistet, es den Wirkpartnern
demzufolge nicht erlaubt, sich trotz größter Beschleunigung voneinander
zu lösen.
Die Verzahnung ist auf einer Platte aufgebracht und ermöglicht dem
Werkstückträger Bewegungen
mit zwei Freiheitsgraden. Damit sind Bewegungen quer zur Transportrichtung
und Abhebebewegungen möglich.
-
Um
die mit diesem Transportmittel erreichte Positionsgenauigkeit noch
zu erhöhen,
wird der Werkstückträger in den
Bearbeitungsstationen etwas aus seiner Verzahnung herausgehoben.
Der Werkstückträger ist
dann mit der dem Zahnriemen innewohnenden Genauigkeit positioniert,
ist in Transportrichtung frei von der Verzahnung und kann zur Bearbeitung
in seiner Position zusätzlich
korrigiert werden.
-
An
den Seiten angebrachte Leisten dienen der Indexierung, also Positionierung
zur Bearbeitung. Das Auffahren auf einen Amboss erzeugt die richtige Z-Position,
eine Drei-Punktanlage der seitlichen Stirnflächen des Werkstückträgers die
korrekte x-y-Lage.
Die Korrekturbewegung kann durch einen präzise geführten, in ein Prisma einfahrenden
Bolzen erzielt werden.
-
Die
Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Hierzu
zählen
insbesondere:
- 1. Durch die formschlüssige Paarung
von Transportmittel und Werkstückträger mittels
ineinander greifender Verzahnung erfolgt eine schlupffreie Bewegung,
bei der die Position der Werkstückträger schnell
und mit hoher Genauigkeit erreicht wird. Die Position des Werkzeugträgers ist
jederzeit exakt be stimmbar. Der Transport erfolgt ohne Abrieb, so
dass die Anordnung reinraumtauglich ist.
- 2. Der Formschluss besteht nur in Transportrichtung, der Werkstückträger ist
deshalb in zwei Koordinatenrichtungen frei beweglich und kann vom Transportelement
gelöst
werden. Dadurch wirken sich Toleranzen und Ungenauigkeiten der Transportsysteme
nicht auf die Positioniergenauigkeit aus.
- 3. Da nur einfache Bauelemente und standardisierte, kostengünstige Kraftübertragungselemente
wie Zahnriemen, Zahnstangen und dergleichen zum Aufbau der Anordnung
erforderlich sind, kann die Anordnung kostengünstig hergestellt werden.
- 4. Durch Beschichtung des Transportelementes mit Kunststoffgewebe
wird ein spielfreies und geräuscharmes
Aufsetzen des Werkstückträgers ermöglicht.
- 5. Die Gestaltung des Werkstückträgers kann
so erfolgen, dass eine Bearbeitung des Werkstücks von unten möglich ist.
- 6. Die Bearbeitungsstationen können in beliebiger Weise angeordnet
werden, es sind sowohl Anordnungen entlang einer geraden sowie entlang
einer gekrümmten
Bahn oder in räumlichen
Anordnungen, die sich über
mehrere Ebenen erstrecken, möglich.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
-
In
den zugehörigen
Zeichnungen zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung des Transportsystems mit Werkstückträgern,
-
2 eine
Anordnung mit Lagefixierung an der Unterseite des Werkstückträgers,
-
3 eine
Anordnung mit Zwangstransport,
-
4 eine
Anordnung, bei der ein Werkstückträger mittels
Zahnriemen transportiert wird,
-
5 die
Position bei angehobenem Werkstückträger,
-
6 eine
perspektivische Darstellung eines Werkstückträgers,
-
7 die
Lagefixierung eines Werkstückträgern mittels
Dreipunktanlage,
-
8 die
Höhenfixierung
eines Werkstückträgers,
-
9 die
Anordnung von Kraftübertragungselementen
am Werkstückträger,
-
10 eine
Anordnung mit einseitiger Reibmitnahme,
-
11 eine
schematische Darstellung einer räumlichen
Transportanordnung und
-
12 eine
Transportanordnung in Rundtaktausführung.
-
In 1 ist
der Transport von Werkstückträgern WT
zu einzelnen Bearbeitungsstationen, wie Montagestationen, Prüfstationen
o.ä., die
in räumlichen
Abstand zueinander stehen, dargestellt.
-
2 erläutert das
Prinzip eines Werkstückträger–Transportsystems
mittels Friktionstransport. Der Werkstückträger liegt hierbei auf einem
Förderband
auf, mit dem er transportiert wird. Der Werkzeugträger WT ist
frei beweglich und erfordert zusätzliche
Einrichtungen zur Begrenzung der Freiheitsgrade und zur exakten
Positionierung in den Bearbeitungsstationen. Diese Positionierung
erfolgt hier durch Abheben vom Band und Fixierung mittels Positionierbolzen 1,
die beweglich gegenüber
dem Gestell angeordnet sind und in zwei entsprechende Positionierbohrungen 2 am
Werkstückträger eingreifen.
-
Eine
Anordnung mit Zwangstransport zeigt 3. Der Werkstückträger WT ist
hier fest in einem Führungselement
eingespannt und wird über
einen Mitnehmer, z. B. einer Zahnriemennocke, von einem Antriebsorgan
mitgenommen, das im dargestellten Fall an einer Schiene 4 geführt wird.
Die Positionierung für
die Bearbeitung erfolgt ebenfalls durch Einfahren von Positionierbolzen 1 oder
bolzenähnlichen Gebilden
in entsprechend gestaltete Positioniernuten 3 oder Bohrungen
an der Seite oder an der Unterseite des Werkstückträgers WT. Vorteilhaft ist hierbei, dass
eine höhere
Geschwindigkeit erreicht werden kann und kein Schlupf auftritt.
Durch das durchgängige
Führungssystem
kann eine recht genaue Bewegung des Werkstückträgers realisiert werden. Die Werkstückträger können nicht
ohne weiteres von diesem System gelöst werden, um in eine bestimte
Solllage oder -richtung gebracht zu werden. Die Gesamtgenauigkeit
der Werkstückträgerposition
wird durch die Führungsgenauigkeit
bestimmt.
-
Mit
der in 4 dargestellten Anordnung wird trotz Anwendung
eines Zwangstransports eine gegenüber der vom Zahnriemen vorgegeben
Lagegenauigkeit eine weitere Verbesserung der Positioniergenauigkeit
ermöglicht.
Die Zahnpaarung zwischen Zahnriemen 5 und Werkstückträger WT weist eine
Geradverzahnung mit einem solchen Flankenwinkel auf, der es den
Wirkpartnern nicht erlaubt, sich trotz größter Beschleunigung voneinander
zu lösen. Die
Verzahnung ist auf einer Platte aufgebracht und erlaubt Bewegungen
mit zwei Freiheitsgraden in Richtung y und z. Damit sind Bewegungen
quer zur Transportrichtung und ein Abheben möglich.
-
5 erläutert das
Herausheben des Werkstückträgers WT
aus der Verzahnung. Der Werkstückträger WT wird
mit der Teilungsgenauigkeit des Zahnriemens 5 vorpositioniert.
Um eine noch genauere Positionierung zu ermöglichen, wird die Platte an der
Bearbeitungsstation etwas aus seiner Verzahnung herausgehoben. Der
Werkstückträgers WT
ist nun durch sein Abheben von der Riemenverzahnung in Transportrichtung
frei von der Verzahnung und kann in seiner Position um einen Weg Δx korrigiert werden.
-
In 6 ist
eine Ausführungsform
des Werkstückträgers WT
perspektivisch dargestellt. Er enthält eine Platte 6,
an deren Unterseite eine Verzahnung angebracht ist, und eine Auflagefläche 7 für das Werkstück. In der
Mitte des Werzeugträgers WT
ist eine Freimachung 8 angebracht, so dass bei seitlich angeordneten
Transportelementen eine Bearbeitung von unten möglich ist. Seitlich angeordnete
Leisten 9 mit prismatischen Enden 9.1 erlauben
ein Auffahren des Werkstückträgers WT
auf einen Amboss 10, so dass bereits in der Transportphase
die Genauigkeit der Höhenposiion,
also in z-Richtung, erzeugt wird. Das Werkstück kann mit einer Klemmeinrichtung 11 am
Werkstückträger WT gesichert
werden.
-
Wie
aus der in 7 gezeigten schematischen Darstellung
ersichtlich ist, erfolgt die Lagefixierung des Werkstückträgers WT
in der Transportebene, also in x- und y-Richtung mit Hilfe einer Dreipunktanlage.
Hierzu liegt eine Schiene an zwei gestellfesten Siften 1 an
und an der gegenüberliegenden
Schiene greift ein präzise
geführter
Bolzen 12 in eine V-förmige
Nut dieser Schiene ein.
-
8 erläutert Möglichkeiten
der Anordnung des Ambosses 10, auf den die Leisten 9 des
Werkstückträgers WT
in den Bearbeitungsstationen auflaufen. Der Amboss 10 wird
vorzugsweise seitlich separat auf beiden Seiten neben dem Transportsystem angebracht.
Es ist aber auch möglich,
den Amboss unterhalb der Laufbahn der Werkstückträger WT anzuordnen.
-
Ausführungsformen
für die
Anordnung der Kraftübertragungselemente
sind in 9 angegeben. Als Kraftübertragungselemente
werden vorzugsweise doppelseitige Zahnriemen 5 verwendet, die
mittig oder seitlich in eine an der Unterseite des Werkstückträgers WT
angeordnete Verzahnung eingreifen.
-
10 zeigt
eine Ausführung,
bei der auf einer Seite die Kraftübertragung mit einer formschlüssigen Paarung,
beispielsweise einem Zahnriemen 5 und auf der anderen Seite
eine kraftschlüssige
Paarung durch Reibschluss erfolgt. Da bei großen Längen die Toleranzen und Ungenauigkeiten
der Kraftübertragungselemente
zunehmen, kann durch diese Anordnung die Wirkung von Zwangskräfte zwischen beiden
Kraftübertragungselementen
vermieden werden
-
In 11 sind
verschiedene räumliche Transportanordnungen
dargestellt. Grundsätzlich sind
beliebige Anordnungen der Berabeitungsstationen möglich. Als
Beispiele sind hier Anordnungen in Karrees, Parallelstrecken und
reine Montagelinien gezeigt. Um räumliche Transportanordnungen
zu erreichen können
die Werkstückträger durch
Abheben aus der Verzahnung auch Transportlinien bilden, die nach
oben und unten verzweigen.
-
12 zeigt
eine Rundtaktausführung,
bei der die Werkstückträger von
einem Band auf ein zweites übergeben
werden.
-
- 1
- Positionierbolzen
- 2
- Positionierbohrung
- 3
- Positioniernut
- 4
- Schiene
- 5
- Zahnriemen
- 6
- Platte
- 7
- Anlagefläche
- 8
- Freimachung
- 9
- Leiste
- 9.1
- prismatisches
Ende der Leiste
- 10
- Amboss
- 11
- Klemmeinrichtung
- 12
- geführter Bolzen