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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein Kettenglied sowie auf eine Kettenführung
für eine umlaufende Werkstücktransportkette einer
bevorzugt zur spanenden Bearbeitung von Holz und holzähnlichen
Werkstoffen verwendeten Durchlaufmaschine. Im Besonderen betrifft
die Erfindung die Möglichkeit, den bei der Verwendung der
genannten Werkstücktransportketten auftretenden Polygoneffekt
zu verringern.
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STAND DER TECHNIK
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Eine
herkömmliche Führungseinrichtung 2 für
eine umlaufende Werkstücktransportketten ist schematisch
in 1 gezeigt. Die Werkstücktransportketten 4 bestehen
aus einer Vielzahl von Kettengliedern 6, die gleitend oder
auf Rollen 8 auf einer bzw. mehreren Laufschienen 10 laufen.
Eine Standardausführung solch einer Transportkette 4 besitzt jeweils
an einem Ende der Transportstrecke eine Umlenkeinrichtung, von denen
eine Umlenkeinrichtung gleichzeitig ein Antriebsrad ist.
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Im
Bereich des Übergangs von einer linearen Bewegung zu einer
rotatorischen Bewegung, also typischerweise beim Übergang
von z. B. der oben liegenden Kettenschiene 10 (einer geraden
Bewegungsbahn) zum Radius bzw. Kreisbogen des Kettenumlenkschilds, über
den das Kettenglied zur unten liegenden Kettenschiene fährt,
kippt das Kettenglied 6. Es verändert so die wirksame
Länge des Kettenzugs zwischen den Übergängen,
so dass das umlaufende Kettensegment kürzer ist als der
beschriebene Kreisbogen. Das führt zu einer diskontinuierlichen Kraftübertragung,
wodurch eine Welligkeit in der Transportkette erzeugt wird. Dieses
Phänomen wird üblicherweise als Polygoneffekt
bezeichnet.
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Auf
der dem Antriebsrad gegenüberliegenden Seite ist durch
eine Art Feder-Dämpfer-System 12 ein so genannter
Kettenschild 14 ausgebildet, um Longitudinalschwingungen
der Transportkette auszugleichen. Dieser Kettenschild oder auch
oszillierende Umlenkschild 14 kann das Entstehen der Schwingungen
jedoch nicht verringern, sondern nur ihre Wirkung ausgleichen. Außerdem
ist ein oszillierender Umlenkschild 14 in der Geschwindigkeit,
in der er verwendet werden kann, begrenzt. Ab dieser kritischen
Geschwindigkeit reicht der oszillierende Umlenkschild nicht mehr
aus, um der Längenänderung des Kettentrums zu
folgen.
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Die
DE 10 2004 023 494
B4 (Homag) und die
EP
1 479 944 A2 (Siemens) zeigen eine solche Transportkette,
in der die einzelnen Kettenglieder durch eine magnetische Kraft
an der Laufschiene gehalten werden, und so Schwingungen in der Kette
reduziert werden. Bei jedem Kettenglied dieser Magnetketten sind
zwei koaxiale Achsstummel vorgesehen, für eine rechte und
eine linke Laufrolle. Wenn die Achsstummel über die Rollen
hervorragen, können sie als Kraftangriffspunkte verwendet
werden, um die Kette anzutreiben. Das führt in Längsrichtung zu
genau einem Kraftangriffspunkt pro Seite jedes Kettenglieds. Die
Laufrollen von in Längsrichtung benachbarten Kettengliedern,
und damit auch die jeweiligen Kraftangriffspunkte, sind zudem so
angeordnet, dass sie den größtmöglichen
Abstand voneinander haben. Mit anderen Worten ist der Kraftangriffspunkt an
jedem Kettenglied in seinem Endbereich angeordnet, wodurch der Abstand
der Kraftangriffspunkte in etwa der Länge eines Kettenglieds
entspricht.
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In
der
DE 10 2006
020 927 A1 sind Kettenglieder gezeigt, die einen Bolzen
für die Zugkrafteinleitung in das Kettenglied in der Mitte
der Kettenglieder aufweisen, um den Verschleiß an den Laufachsen
zu verringern. Jedoch ist auch bei dieser Ausführung nur
ein Kraftangriffspunkt pro Kettenglied vorgesehen, wodurch der Abstand
der Kraftangriffspunkte ebenso in etwa der Länge eines
Kettenglieds entspricht.
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Es
ist bekannt, dass kleine Kettenglieder einen Vorteil in Bezug auf
den Polygoneffekt haben, da der Achsabstand der Kraftangriffspunkte
geringer ausfällt, als bei großen Kettengliedern.
Ein Kettenglied muss jedoch montierbar und lauffähig sein
und hat somit eine konstruktionsbedingte Mindestgröße. Zudem
führen kleine Kettenglieder zu stark erhöhten Kosten
bei der Herstellung der Transportkette und erfordern ebenfalls einen
erhöhten Aufwand beim Montieren der Kette.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung spricht das technische Problem an, die Schwingungen,
insbesondere die longitudinalen Schwingungen, einer Werkstückstransportkette
zu verringern, ohne die Abmessungen der einzelnen Kettenglieder
zu beeinflussen.
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Erfindungsgemäß wird
dieses Problem durch ein Kettenglied nach Anspruch 1, sowie eine Kettenführung
nach Anspruch 13 und ein Verfahren nach Anspruch 19 gelöst.
Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, nicht wie beim Stand
der Technik die auftretenden Schwingungen zu kompensieren, sondern ihre
Erzeugung in Amplitude und/oder Frequenz zu reduzieren.
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Ein
Kettenglied für eine endlos umlaufende Werkstücktransportkette
umfasst ein vorlaufendes und ein nachlaufendes Ende, einen Hauptkörper, mindestens
eine Schnittstelle, mit der das Kettenglied mit dem benachbarten
Kettenglied verbunden werden kann und eine Laufeinrichtung, die
es dem Kettenglied ermöglicht, sich relativ zu einer Kettenführung
zu bewegen. Entlang des Kettengliedes ist eine Mehrzahl von Kraftangriffspunkten
vorgesehen, so dass ein Antriebsmoment zum Antreiben des Kettengliedes
an mehreren Stellen des Kettengliedes aufgebracht werden kann. Einer
der Kraftanbringungspunkte befindet sich erfindungsgemäß zwischen
dem vorlaufenden und dem nachlaufenden Ende des Kettengliedes. Durch
die Mehrzahl von Kraftanbringungspunkten verkürzt sich
der schwingungstechnisch wirksame Achsabstand zu einem benachbarten
Kettenglied, wodurch eine Kraftwelligkeit auf dem Kettentrum und
somit die longitudinale Kettenschwingung reduziert wird.
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Bevorzugt
sind die Kraftangriffspunkte als Verzahnung, weiter bevorzugt als
evolvente oder zykloide Verzahnung ausgebildet. Dadurch wird die Kraftübertragung
verbessert und die Laufruhe erhöht. Mit anderen Worten
verringert sich der Verschleiß an den Kettengliedern und
am Antrieb und es entstehen weniger Schwingungen. Das wiederum wirkt
zusammen, um die Standzeit zu erhöhen.
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Die
Kraftangriffspunkte können auch an einem oder mehreren
Befestigungselementen vorgesehen sein, die an dem Hauptkörper
des Kettenglieds befestigt werden. Das vereinfacht die Fertigung
der Kettenglieder, da die Kraftangriffspunkte nicht in den Hauptkörper
gearbeitet werden müssen und dennoch leicht mit dem Kettenglied
verbunden werden können.
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Der
konstruktiven Einfachheit halber können die Kraftangriffspunkte
an einer oder an beiden Seiten des Hauptkörpers vorgesehen
sein. Das ermöglicht zusätzlich eine größere
konstruktive Freiheit beim Gestalten des Hauptkörpers.
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Eine
seitliche Verzahnung an dem Kettenglied kann schräg ausgebildet
sein, so dass seitliches Abweichen der Kette von ihrer Bewegung
in Längsrichtung verhindert wird. Durch eine solche Verzahnung
kann es beispielsweise möglich sein, eine Querführung
ohne separate Querführungselemente zu erreichen. Dadurch übernimmt
die Verzahnung noch eine weitere Funktion.
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Die
Kraftangriffspunkte sind weiter bevorzugt entlang einer gekrümmten
Linie ausgebildet, die gleichmäßig gekrümmt
sein kann. Dadurch kann das Antriebsrad ruhiger in die jeweiligen
Kettenglieder eingreifen, was das Laufverhalten weiter stabilisiert und
die Kettenschwingung reduziert.
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Es
können natürlich zusätzlich Magnete an den
Kettengliedern vorgesehen sein, die auch zur Stabilisierung des
Kettenlaufs beitragen.
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Optional
können die einzelnen Kettenglieder auch eine Auflagefläche
für Werkstücke sowie eine Querführung
umfassen. Ferner besitzen die Kettenglieder vorzugsweise sowohl
am vorlaufenden als auch am nachlaufenden Ende des Hauptkörpers
eine Schnittstelle, die mit der jeweils vor- bzw. nachlaufenden
Schnittstelle des benachbarten Kettengliedes zusammenpasst. Das
ermöglicht es ohne zusätzlichen Konstruktionsaufwand,
in einer Kette ausschließlich erfindungsgemäße
Kettenglieder zu verwenden.
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Die
Erfindung umfasst ferner eine Kettenführung für
eine endlos umlaufende Werkstücktransportkette, die eine
Antriebsvorrichtung, bevorzugt mit einem Antriebsrad, umfasst, welche
die Kette antreibt. Ferner umfasst die Kettenführung zwei
Umlenkeinrichtungen, die die Kette zwischen einem Lasttrum und einem
Leertrum umlenken und von denen jede eine Umlenkrolle sein kann.
Ferner umfasst die Kettenführung zumindest eine Laufeinrichtung,
an und relativ zu der die Werkstücktransportkette bewegbar ist.
Eine Übergangsführung, die bevorzugt als Schiene
ausgebildet ist, ist am Übergang von der Laufeinrichtung
zur Umlenkeinrichtung angeordnet, wobei die Übergangsführung
so ausgebildet ist, dass sie zumindest eine Laufrichtungsänderung
eines auf ihm laufenden Kettenglieds in Richtung der Umlenkeinrichtung
bewirkt. Da die Kette geradlinig entlang der Führungsschiene
verfährt und dann vor der Umlenkeinrichtung ihre Bewegungsrichtung ändert,
um sich auf die Umlenkeinrichtung zu bewegen wird eine ungleichförmige
Längenbewegung bei konstanter rotatorischer Bewegung des
Antriebsrades reduziert. Die Kettenschwingung verringert sich daher.
Eine gleichwertige Lösung wird bereitgestellt, wenn zwischen der
Laufeinrichtung und einer zu dieser Laufeinrichtung parallelen Tangente
an den Außenumfang der Umlenkeinrichtung ein Abstand vorgesehen
ist. Der Abstand wird durch eine Übergangsführung,
die bevorzugt als Schiene ausgebildet ist, ausgeglichen.
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Vorzugsweise
ist diese Übergangsführung gekrümmt und
kann zur Schiene und/oder zur Umlenkeinrichtung einen tangentialen Übergang
aufweisen. Eine solche Geometrie verringert die Kettenschwingungen
weiter.
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Die
Länge einer Übergangsführung kann im Wesentlichen
die Länge eines halben, eines oder zweier Kettenglieder
haben. Dies sind optimierte Längen der Übergangsführungen
zur Reduzierung der Kettenschwingung.
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In
der Kettenführung wird ein Antriebsrad der Antriebsvorrichtung
bevorzugt als Umlenkrolle verwendet und kann eine derart gestaltete
Kurvenscheibe sein, dass die im Betrieb entstehende Longitudinalwelle
der Werkstücktransportkette reduziert wird.
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Ferner
bevorzugt umfasst die Antriebsvorrichtung der Kettenführung
ein gezahntes Antriebsrad, deren Zähnezahl, sowie die Zahl
der Kettenglieder bevorzugt ungerade ist.
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Dadurch
ergibt sich ebenfalls eine enorme Reduzierung der longitudinalen
Kettenschwingung.
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Die
Erfindung betrifft ferner elektronische Steuer-/und Regelverfahren
für die Antriebsvorrichtung, mit denen die Longitudinalschwingungen
ausgeglichen werden können. Eine Möglichkeit ist,
dass die Geschwindigkeit der Antriebsvorrichtung gesteuert wird,
wodurch eine ungleichförmige Antriebsbewegung, bevorzugt
eine Drehbewegung, erzeugt wird und im Kettentrum eine konstante
Geschwindigkeit entsteht. Damit wird eine Verbesserung des Kettengleichlaufs
und damit der Bearbeitungsqualität erreicht.
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Eine
andere Möglichkeit ist die Steuerung des Motormoments.
Durch ein zur Welligkeit des Kettentrums umgekehrt welliges Motormoment
kann eine quasi konstante Zugkraft bereitgestellt werden. Die fehlende
Kraftwelligkeit erhöht die Standzeit der Transportkomponenten
einer im Durchlauf arbeitenden Bearbeitungsmaschine, wie beispielsweise Transportkette,
Kettenführung und Laufrollen.
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Außerdem
kann eine weitere Regelung, die über eine Vorsteuerung
hinausgeht, vorgesehen sein, was die Laufruhe weiter verbessert.
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Diese
Möglichkeiten können auch miteinander kombiniert
werden, wodurch sich die Vorteile kumulieren.
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Eine
weitere Fortbildung der elektronischen Steuerung betrifft einen
Filter, der momentenbezogene Polygonfrequenzen ausfiltert, die im
Betrieb somit nicht mehr ausgeregelt werden müssen. Die
Komplexität der Regelung wird somit reduziert, gleichzeitig aber
die Laufruhe nicht wesentlich verschlechtert.
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Mit
einer solchen Vorrichtung können Bearbeitungsmaschinen,
die zumindest eine umlaufende Werkstücktransportkette aufweisen,
bestückt oder aufgerüstet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Zur
besseren Verständlichkeit der Erfindung wird auf die beiliegenden
Figuren Bezug genommen, die nachfolgend kurz erläutert
werden:
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1 zeigt
schematisch eine Anordnung einer Kettenführung und einer
Werkstücktransportkette, wie sie im Stand der Technik üblich
ist;
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2a zeigt
eine Ansicht von unten auf ein erfindungsgemäßes
Kettenglied;
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2b zeigt
eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kettengliedes,
das mit einem Antriebsrad in Eingriff steht;
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3a zeigt
eine Ansicht von unten auf ein erfindungsgemäßes
Kettenglied;
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3b zeigt
eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kettengliedes;
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bis 3c zeigen
einen Schnitt A-A durch ein erfindungsgemäßes
Kettenglied, das auf einer Führungsschiene sitzt;
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4a zeigt
eine Ansicht von unten auf ein erfindungsgemäßes
Kettenglied;
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4b zeigt
eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kettengliedes;
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4c zeigen
einen Schnitt B-B durch ein erfindungsgemäßes
Kettenglied, das auf einer Führungsschiene sitzt;
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4d zeigt
eine isometrische Ansicht auf ein erfindungsgemäßes
Kettenglied;
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5 zeigt
einen Ausschnitt aus einer Kettenführung, die eine erfindungsgemäße
Ausgestaltung besitzt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Erfindung betrifft Kettenglieder und eine Kettenführung
für umlaufende Werkstücktransportketten, wie sie
in im Durchlauf arbeitenden Bearbeitungsmaschinen zur Bearbeitung
von Werkstücken eingesetzt werden, die bevorzugt Holz,
Holzwerkstoffe, Kunststoffe oder dergleichen umfassen. Die folgende
Beschreibung befasst sich daher insbesondere mit den Kettengliedern
und mit der Kettenführung und den möglichen Ausgestaltungen
dieser beiden Gegenstände. Die Bezugszeichen werden für
die Merkmale, die im Vergleich zum Stand der Technik gleich geblieben
sind, nicht geändert.
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Im
Folgenden wird zuerst das Kettenglied 6 beschrieben. Ein
Kettenglied 6 kann grundsätzlich aus einem Hauptkörper 20,
einer Lagerfläche 22 für Werkstücke,
einer Querführung 24, wie beispielsweise einem
Führungsschwert oder einer Querführungsrolle,
einer oder mehreren Laufrollen 26, die bevorzugt an dem
vorlaufenden und/oder nachlaufenden Ende des Hauptkörpers
befestigt sind, und die aus einem Mitnehmer bestehen können,
der eine Krafteinleitung an einer Antriebsvorrichtung ermöglichen kann.
Meist entspricht der Hauptkörper dem Kettenglied. Ausnahmen
sind Anbauteile an den Hauptkörper, wie es beispielsweise
eine aufsetzbare Lagerfläche wäre. Diese Merkmale
müssen nicht alle gleichzeitig an einem Kettenglied 6 vorgesehen
sein. Es kann auch möglich sein, beispielsweise keine oder nur
einzelne Kettenglieder 6 mit einer Querführung 24 (bzw.
Laufrollen 26, Lagerfläche 22, etc.)
zu versehen, so dass die einzelnen Kettenglieder 6 nicht alle
Funktionen ausführen, in ihrer Gesamtheit aber eine funktional
ausreichende Werkstücktransportkette 4 bereitstellen.
Darüber hinaus können die einzelnen Merkmale ganz
(z. B. Lagerfläche 22) oder teilweise (z. B. Laufrollen 26 incl.
Achsbolzen) auch einstückig mit dem Hauptkörper 20 des
Kettenglieds 6 ausgebildet sein, müssen aber nicht.
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Ferner
ist an einem Kettenglied 6 eine Schnittstelle 28, 29 vorgesehen,
mittels der die einzelnen Kettenglieder 6 mit ihren benachbarten
Kettengliedern verbunden werden können. Bevorzugt gibt
es zwei Schnittstellen 28, 29, eine am vorlaufenden 28 und
eine am nachlaufenden 29 Ende des Kettengliedes 6 oder
des Hauptkörpers 20, wobei die Enden ebenso gut
vertauscht werden könnten, und diese sind so ausgebildet,
dass die Schnittstelle 28 am vorlaufenden Ende des Kettengliedes 6 mit
der Schnittstelle 29 am nachlaufenden Ende des voranlaufenden
Kettengliedes zusammenpasst (siehe 2a). Die
erfindungsgemäßen Kettenglieder 6 besitzen
einen Hauptkörper 20, eine Schnittstelle 28 zu den
benachbarten Kettengliedern 6 und eine Laufeinrichtung.
Die Laufeinrichtung muss es dem Kettenglied 6 ermöglichen,
sich relativ zu einer Kettenführung zu bewegen. Somit kann
die Laufeinrichtung zwar aus Laufrollen 26 oder beispielsweise
einer Gleitschiene bestehen, sie kann allerdings auch so ausgebildet
sein, dass sie an dem erfindungsgemäßen Kettenglied 6 einen
Kontakt mit der Führungsschiene 10 vermeidet und
sich berührungslos zur Kettenführung bewegt. Geführt
und getragen würde dieses Kettenglied 6 dann durch
diejenigen vor- und nachlaufenden Kettenglieder, die jeweils eine
Kettenführung und/oder eine Trägereinrichtung
(Laufrollen, Gleitschienen) umfassen, oder auf einem Kraftfeld gehalten
werden. Das Kraftfeld kann über Magnete, Luftdruck und/oder
hydraulische Gleitlager bereitgestellt werden.
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Entlang
eines erfindungsgemäßen Kettengliedes 6 sind
mehrere Kraftangriffspunkte 30 vorgesehen. So kann gewährleistet
werden, dass eine Antriebskraft in das Kettenglied 6 eingeleitet
werden kann und eine umlaufende Transportkette, die aus einer Vielzahl
von Kettengliedern 6 besteht, angetrieben wird. Damit ein
kleinerer effektiver Achsabstand der Angriffspunkte im Vergleich
zur Kettengliedlänge gewährleistet werden kann,
ist eine Mehrzahl von Kraftangriffspunkten 30 vorgesehen.
Der eigentliche Achsabstand (d. h. die Länge eines Kettenglieds) wird
dabei nicht verringert, sondern nur die Kraftangriffspunkte, die
ein kürzeres Kettenglied „simulieren". Dabei ist
mindestens einer dieser Kraftangriffspunkte zwischen dem vorlaufenden
und dem nachlaufenden Endbereich des Kettengliedes 6 angeordnet.
Dass einer der Kraftangriffspunkte nicht am vorlaufenden oder am
nachlaufenden Endbereich angeordnet sein soll, bedeutet nur, dass
der Abstand zwischen den beiden Kraftangriffspunkten im Wesentlichen
nicht so weit vorne und so weit hinten angeordnet ist, wie es an
dem jeweiligen Kettenglied konstruktiv möglich wäre,
da dadurch der erfindungsgemäße Vorteil der Achsverkürzung
nicht ermöglicht wird. Die Krafteinleitung in das Kettenglied 6 sollte somit
in zumindest einem Punkt immer zwischen den beiden Enden oder Endbereichen
des Kettengliedes 6, bevorzugt auch zwischen den beiden
Enden des Hauptkörpers 20 vorgesehen sein. Idealerweise
sind die Kraftangriffspunkte so angeordnet, dass der Achsabstand
zumindest halbiert wird. Vorzugsweise sind darüber hinaus
zumindest drei Kraftangriffspunkte 30 vorhanden, von denen
zwei bevorzugt an dem vorlaufenden und dem nachlaufendem Endbereich
angeordnet ist. Eine eventuell vorhandene Achse 25 für
Laufrollen 26 kann ebenfalls als Kraftangriffspunkt verwendet
werden, was die Laufruhe durch die resultierende Achsverkürzung
positiv beeinflusst.
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Die
Kraftangriffspunkte 30 sind bevorzugt als Vorsprünge
(z. B. Rundbolzen) ausgebildet, die in komplementäre Vertiefungen 31 (z.
B. Halbkreisförmige Ausschnitte) an einer Antriebsvorrichtung
passen (siehe 2a und 2b). Eine
umgekehrte Anordnung von Vertiefungen und Vorsprüngen ist ebenfalls
möglich.
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Weiter
bevorzugt, und wie in den 3 und 4 beispielhaft gezeigt, sind die Kraftangriffspunkte 30 als
Verzahnung ausgeführt, da diese eine einfache und gängige
Konstruktionsweise für die Ausführung mehrerer
Kraftangriffspunkte an einem Kettenglied 6 ist. Als Verzahnung
sollte möglichst geeignete Verzahnung ausgewählt
werden. Dadurch kann eine hohe Momentenübertragung ohne Änderung
des Wirkradius der Umlaufeinrichtung erfolgen, das Ausheben der
Kette wird verhindert und der Gleichlauf der Kette stabilisiert.
Die Verzahnung kann beispielsweise eine evolvente oder zykloide
Verzahnung sein, wodurch der Verschleiß verringert wird,
da weniger Reibung zwischen den Zahnflanken entsteht. Ein Umlenk-
oder Antriebsrad benötigt dann natürlich eine
komplementäre Verzahnung.
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Die
Kraftangriffspunkte können direkt am Kettengliedhauptkörper
angeordnet sein, beispielsweise direkt in der Mitte des Kettengliedes 6 (3a–c)
oder auch an einer oder zwei Seiten (4a–d),
können aber auch an separaten Befestigungselementen ausgeführt
sein, die dann entweder direkt oder indirekt an dem Hauptkörper
befestigt werden (nicht gezeigt). Die Befestigung kann thermisch,
beispielsweise durch Schweißen, oder auch mechanisch durch Übergangs-
oder Presspassungen oder Schrauben bewerkstelligt werden. Ein solches
Befestigungselement kann beispielsweise eine Zahnstange sein.
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Die
Kraftangriffspunkte 30 sind bevorzugt auf einer gekrümmten
Bahn angeordnet, so dass bevorzugt eine gleichmäßige
Krümmung und somit ein Radius entsteht. Dieser Radius ist
weiter bevorzugt an die Radien der Umlenkeinrichtung bzw. eines
Antriebsrades einer Kettenführung angeglichen.
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Die
Verzahnung oder eine geeignete Geometrie der Kraftangriffspunkte 30 kann
auf einer oder auf beiden Seiten oder zumindest symmetrisch zu einem
Längsschnitt des Kettengliedes so ausgeführt sein,
dass durch sie eine Querkraft zur Laufrichtung entsteht. Ein Beispiel
könnte eine schräge Geometrie sein (wie in 4a angedeutet).
Eine Schrägverzahnung kann dazu führen, dass das
Kettenglied in eine bestimmte Richtung gedrängt wird. Wenn
diese Schrägverzahnung das Kettenglied 6 nun seitlich verschieben
will und entweder eine Wand, gegen die das Kettenglied gedrückt
wird oder eine zweite Schrägverzahnung vorgesehen ist,
die in die entgegengesetzte Richtung der ersten Schrägverzahnung drückt,
wird das Kettenglied gleichzeitig seitlich geführt. Es
ist auch möglich eine einzelne Verzahnung, beispielsweise
eine doppelschräge Verzahnung, auch alleine als Querführung
zu benutzen. Eine weitere Möglichkeit ist es in einem Doppelendprofiler, der
zwei Transportketten besitzt, an den beiden Ketten jeweils eine
Schrägverzahnung anzubringen, so dass die Ketten sich gegenseitig
abstützen.
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Die
erfindungsgemäße Mehrzahl der Kraftangriffspunkte 30 muss
nicht an jedem Kettenglied 6 einer Transportkette vorhanden
sein, um einen positiven Effekt auf die Welligkeit der kompletten
Werkstücktransportkette 4 zu haben.
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Daher
ist es auch vorstellbar, ein das Kettenglied 6 oder ein
Befestigungselement so auszuführen, dass dieses über
das benachbarte Kettenglied reicht. An diesen, über das
eigentliche Kettenglied 6 hinaus stehenden Verlängerungen,
sind dann die Kraftangriffspunkte 30, beispielsweise in
Form einer Verzahnung, angeordnet sind.
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Die
Erfindung umfasst ferner eine Führung für eine
umlaufende Werkstücktransportkette 4, die ein
oder mehrere der oben beschriebenen Kettenglieder umfassen kann.
Eine Kettenführung besteht im Wesentlichen aus zumindest
zwei Umlenkeinrichtungen 42, von denen eine bevorzugt gleichzeitig
das Antriebsrad einer Antriebsvorrichtung ist. Die Umlenkeinrichtungen
können beispielsweise Umlenkschilde oder auch Umlenkrollen
sein, auf denen sich die Transportkette bewegt. Bevorzugt ist in
der Kettenführung ein Umlenkschild vorgesehen. Damit die
Kette gerade auf der Seite des Lasttrums, also dort, wo die Werkstücke
transportiert werden, nicht durchhängt, ist eine Führungsschiene 40 vorgesehen,
auf der sich die Transportkette abstützen kann. Eine solche
Schiene 40 ist bevorzugt auch am Leertrum angeordnet, muss
es allerdings nicht sein. Eine weitere Ausgestaltung von einer Führung
beinhaltet auch mehr als zwei Umlenkeinrichtungen und kann demnach
auch mehr als zwei Schienen umfassen. 5 zeigt
einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Teils
der Kettenführung.
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Im
Folgenden wird eine Kettenführung anhand einer Standardausführung
einer Werkzeugtransportkette erläutert, die zwei Umlenkeinrichtungen 42 umfasst,
von denen eine gleichzeitig das Antriebsrad 42 ist. Dies
ist allerdings nur eine bevorzugte Ausführungsform und
die Erfindung ist nicht auf eine solche Ausführungsform
beschränkt, sondern kann auf beliebige Kettenführungen
zwischen Umlenkeinrichtung 42 und Führungsschiene 40 angewendet
werden.
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Die
Longitudinalwelligkeit einer Werkstücktransportkette kann
unter Berücksichtigung des Weges, der Geschwindigkeit und
der Beschleunigung gemessen und abgebildet werden. Zwischen einer Führungsschiene
und einer zur Führungsschiene parallelen Tangente (gestrichelte
Linie in 5) an dem Außenradius
der Umlenkeinrichtung, die bevorzugt das Antriebsrad ist, wird daher
ein Abstand H vorgesehen. Dieser Abstand wird durch einen Übergangsbereich 44 ausgeglichen,
der beispielsweise eine Schiene 44 umfassen kann. An diesem Übergangsbereich
ist eine Übergangsführung ausgebildet. Die Übergangsführung,
die bevorzugt als Schiene ausgebildet ist, ist am Übergang
von der Laufeinrichtung zur Umlenkeinrichtung angeordnet, also dort,
wo die Umlenkung von der geraden Bewegung des Kettengliedes auf
der Führungsschiene in die radiale Bewegung auf der Umlenkeinrichtung
stattfindet. Die Übergangsführung hat somit zumindest
teilweise eine zur Umlenkrolle unterschiedliche Krümmung.
Die Übergangsführung ist so ausgebildet ist, dass
sie eine Laufrichtungsänderung eines auf ihm laufenden
Kettenglieds bewirkt und somit die radiale Bewegung schon vor der
Umlenkeinrichtung einleitet. Die Laufrichtungsänderung
geschieht zumindest in Richtung der Umlenkeinrichtung, bevorzugt
senkrecht zu einer Querführungsrichtung der Transportkette
und senkrecht zur Laufrichtung der Kette. Ob die Laufrichtung der
Kette noch anderweitig geändert wird, beispielsweise um
die Kette in eine günstigere Position für die Umlenkung
zur Umlenkeinrichtung zu bringen, ist dabei unerheblich. Dadurch
ist ein weicherer Übergang der beiden Bewegungsarten (gerade,
radial) gewährleistet. Es ist daher wichtig, dass die Kettenglieder nacheinander
von der Führungsschiene auf die Übergangsführung
und dann auf die Umlenkeinrichtung (oder umgekehrt) gelangen.
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Diese Übergangsschiene 44 kann
einstückig mit der Führungsschiene (5,
unten) oder als einzelnes Element ausgebildet sein (5,
oben). Sie kann ferner einfach nur eine gerade Schräge
aufweisen, besitzt vorzugsweise allerdings eine Krümmung (siehe 5),
auf der die Kettenglieder zum Umlenkrad hin umgelenkt werden. Durch
diese Umlenkung vor der eigentlichen Umlenkeinrichtung 42 verringert sich
der Polygoneffekt, da der Übergang geradlinige Führungsschiene 40/radiale
Umlenkeinrichtung 42 nicht so abrupt ausfällt
und die Kettenglieder 6 nicht zu stark in Schwingung versetzt
werden. Die Übergangsführung 44 kann
prinzipiell beliebig lang sein, besitzt in bevorzugten Ausführungsformen
allerdings die Länge von zumindest einem halben oder einem Kettenglied 6 bzw.
von zwei Kettengliedern 6. Weiter bevorzugt ist die Länge
des Bereichs in der im Wesentlichen die Länge eines halben
oder eines Kettenglieds 6 bzw. zweier Kettenglieder 6,
wodurch eine optimale Ausregelung der Welligkeit stattfinden kann.
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Ein
absolut gleichwertiger Ersatz für eine solche Übergangsführung
wäre eine Kurvenscheibe (nicht gezeigt), die eine solche
Geometrie besitzt, dass die Schwingung, die in der Transportkette
entsteht, gedämpft wird und die an der Umlenkeinrichtung
so positioniert ist, dass sich die Kettenglieder auf ihr bewegen.
Eine solche Kurvenscheibe kann allerdings auch mit der Übergangsführung
verwendet werden, so dass die Kurvenscheibe, die nicht von der Übergangsführung 44 gedämpfte
Schwingung aufheben kann. Die Kurvenscheibe kann feststehend angeordnet
sein, so dass sich die Kettenglieder auf ihrer Kontur bewegen (bspw.
abrollen) können. Die Kurvenscheibe kann aber auch in ein
Getriebe zwischen Antriebsquelle, beispielsweise ein Motor, und der
Antriebseinrichtung, beispielsweise ein das Antriebsrad 42,
angebracht, so dass eine derart ungleichförmige Geschwindigkeit
auf die Kette wirkt, dass die Longitudinalwelle der Kette ausgeglichen wird.
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Die
Umlenkeinrichtungen 42 und/oder das Antriebsrad 42 können
eine ungerade Zähnezahl aufweisen. Dadurch wird der Übergang
zwischen linearer und rotierender Bewegung beim Ein- und Auslauf
von Lasttrum und Leertrum um 180° phasenverschoben. Somit
kompensiert sich ein Teil der Längenänderung des
nichtlinearen Vorgangs.
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Eine
Werkstücktransportkette 4 kann ferner mit einer
ungeraden Anzahl an Kettengliedern ausgerüstet werden,
wodurch der oszillierende Weg des Kettenschilds 14, durch
den die Längenänderung des Achsabstands im Bereich
des Übergangs von linearer zur rotierenden Bewegung, also
beim Übergang der Kettenschiene zum Radius der Umlenkeinrichtung,
reduziert wird.
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Der
optimale erfindungsgemäße Vorteil wird erreicht,
indem eine ungerade Anzahl an Kettengliedern 6, eine ungerade
Zähnezahl der Umlenkrollen 42 bzw. des Antriebsrads 42,
eine Übergangsführung 44 und/oder eine
Kurvenscheibe und ein Kettenglied 6 mit einer Mehrzahl
von Kraftangriffspunkten 30 sowie ein Antriebsrad 42,
das auf diese Kettenglieder abgestimmt ist, verwendet werden. Allerdings
gelingt es schon durch jede einzelne dieser Maßnahmen (ungerade
Anzahl Kettenglieder, ungerade Zähnezahl, Übergangsbereich,
beispielsweise in Form einer Übergangsführung,
bzw. Kurvenscheibe, Mehrzahl an Kraftangriffspunkten) die Kettenschwingungen
zu reduzieren. Eine beliebige Kombination oder auch einzelne Verwendung
dieser Merkmale ist somit schon sinnvoll und kann in der vorliegenden
Anmeldung nicht ausgeschlossen werden.
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Im
Weiteren wird ein elektronisches Verfahren beschrieben, mit dem
die gleichen Vorteile entstehen können, wie sie durch die
mechanische Vorrichtung beschrieben sind. Eine elektronische Vorsteuerung
bezieht sich dabei auf die Antriebsvorrichtung, bevorzugt auf ein
Antriebsrad, welches weiter bevorzugt gleichzeitig als Umlenkrolle
verwendet wird.
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Bei
einem solchen Steuerverfahren wird eine ungleichförmige
Antriebsbewegung mittels einer elektronischen Steuerung abgefahren,
so dass die Entstehung der Kettenwelligkeit reduziert oder sogar eliminier
wird. Bevorzugt ist dies eine ungleichförmige Drehbewegung,
die durch elektronische Geschwindigkeitsveränderung das
Abfahren einer Kurvenscheibe analog zur oben genannten mechanischen
Ausführungsform simuliert. Mit diesem Verfahren wird die
Geschwindigkeit der Antriebsvorrichtung gesteuert.
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Eine
andere Vorsteuerung betrifft das Motormoment. Diese gleicht die
nichtlineare Übersetzung des Motormoments zur Zugkraft
im Kettentrum aus. Durch ein welliges Motormoment wird im Kettentrum eine
quasi konstante Zugkraft erzielt. Dadurch wird die Kraftwelligkeit
der Transportkette im Betrieb reduziert und die Standzeit und die
zu erzielende Bearbeitungsqualität verbessert. Mit diesem
Verfahren wird beispielsweise der Strom eines Elektromotors gesteuert.
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Die
beiden vorher genannten Steuermöglichkeiten können
jeweils einzeln verwendet werden, sind aber bevorzugt miteinander
kombiniert, da dadurch die Reduzierung der Welligkeit am größten
ist. Die Einstellungen der Reglerparameter sind bevorzugt so zu
wählen, dass die Vibrationen im Bereich Antriebsrad am
geringsten sind.
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Die
oben genannten Steuersysteme lassen sich weiter optimieren. Nachdem
die Steuerung für eine leer laufende Transportkette abgeschlossen
ist und somit die Longitudinalwelligkeit durch eine Vorsteuerung
der Geschwindigkeit, sowie des Moments verringert wurde, können
diese Funktionen auch im Betrieb und somit mit Last geregelt werden.
Dazu werden die entsprechenden Regelparameter, die Geschwindigkeit
und das Motormoment über den Strom, in eine entsprechende
Regelfunktion eingebunden. Die Werte von Geschwindigkeit und Strom werden
eingelesen, anhand einer Vergleichsfunktion die notwendige Regelung
erkannt und erstellt und die Regelgrößen Geschwindigkeit
und Strom dementsprechend geregelt.
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Um
die Regelung allerdings insbesondere bei schweren Werkstücken
nicht zu überstrapazieren, kann im Betrieb ein Filter im
Regler so gewählt werden, dass Teile der Änderung
des momentenbezogenen Schwingungsverhaltens im Betrieb nicht mehr
extra durch eine Regelung ausgeglichen werden müssen. Das
ermöglicht einen einfacheren Regelungsaufbau. Der Anstieg
der Welligkeit der Transportkette bzw. des Transportkettensystems
inklusive des Werkstücks im Vergleich zur Transportkette
ohne Werkstück ist dabei mit Bezug auf den Aufwand der Regelung
im Falle der Berücksichtigung des Werkstücks gering.
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Eine
Aufrüstung bestehender Durchlaufmaschinen ist denkbar.
Vor allem die elektronischen Lösungen können eine
Verbesserung der Polygonkompensation bereitstellen, ohne die mechanischen Komponenten,
die Antriebsvorrichtung ausgenommen, der Bearbeitungsmaschine ändern
oder anpassen zu müssen.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform einer Bearbeitungsmaschine umfasst
eine im Durchlauf arbeitende Bearbeitungsmaschine, die zwei Umlenkeinrichtungen 42 besitzt,
von denen eine gleichzeitig als Antriebsrad 42 verwendet
wird. Die Umlenkeinrichtung, die gegenüber dem Antriebsrad
angeordnet ist, ist ein Kettenschild 14 angeordnet, der
eventuelle Restschwingungen ausgleichen kann. Die Bearbeitungsmaschine
umfasst ferner eine Transportkette 4 mit Kettengliedern 6,
die eine Kettenteilung von 100 mm aufweisen. Die Bearbeitungsmaschine
wird mit einem oder mehreren der oben stehenden erfinderischen Merkmale
erweitert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004023494
B4 [0005]
- - EP 1479944 A2 [0005]
- - DE 102006020927 A1 [0006]