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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen eines Werkstückträgers gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung
zum Abbremsen eines Werkstückträgers gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 10 bzw. 11.
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Zur
Verknüpfung
aufeinanderfolgender Fertigungs- bzw. Montagevorgängen in
Fertigungs- oder Montagelinien werden die Werkstücke auf Werkstückträgern durch
die Fertigungs- bzw. Montagelinie transportiert. Man spricht hier
im Fachjargon von Transferstraßen.
Der Weitertransport der Werkstückträger mit
den darauf befestigten Werkstücken
durch die einzelnen Stationen der Fertigungs- oder Montagelinien
erfolgt durch Stetigförderer
wie zum Beispiel Rollenbahnen, insbesondere Friktionsrollenbahnen. In
vielen Fällen
ist es erforderlich, dass das Werkstück mit dem Werkstückträger genau
an der jeweiligen Fertigungs- oder Montagestelle positioniert wird. Dazu
müssen
die Werkstückträger mit
den darauf befindlichen Werkstücken
genau an der gewünschten Stelle,
die einer Sollposition entspricht, abgestoppt werden.
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Bekannt
ist es, den jeweiligen Werkstückträger mit
dem darauf befestigten Werkstück
in einer Bearbeitungs- oder Montagestation an der vorhergesehenen
Stelle durch zum Beispiel einen Anschlag abzustoppen. Der Werkstückträger wird
dann gegen diesen Anschlag gefahren und gegebenenfalls während des
Montage- bzw. Bearbeitungsvorgangs fixiert. Diese Art des Abstoppens
des Werkstückträgers an
einem festen Anschlag ist nur bei geringen Transportgeschwindigkeiten
möglich
und führt
auch dann zu mechanischen Belastungen des Werkstücks auf dem Werkstückträger, aber
auch im Transportsystem.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Abbremsen eines Werkstückträgers zu schaffen, womit der
jeweilige Werkstückträger unter
allen Umständen schonend
abbremsbar, insbesondere abstoppbar ist.
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Ein
Verfahren zur Lösung
dieser Aufgabe weist die Maßnahmen
des Anspruchs 1 auf. Danach ist vorgesehen, dass der jeweilige Werkstückträger mit
variabler, individueller Bremskraft ununterbrochen abgebremst wird.
Dadurch wird die Geschwindigkeit des Werkstückträgers bis zum Erreichen der Sollposition
möglichst
kontinuierlich verzögert
bis die Sollposition erreicht ist. Der Werkstückträger wird also nicht an der
Sollposition abrupt abgestoppt, er wird vielmehr sanft bis zur Sollposition
bewegt. In der Regel ist vorgesehen, dass der Werkstückträger in der
Sollposition zum Stillstand gekommen ist. In diesem Fall wird der
Werkstückträger behutsam
an die Sollposition herangefahren, wobei der Bremsvorgang exakt
in der Sollposition beendet ist und somit der Werkstückträger mit
dem mindestens einen darauf befestigten Werkstück an der Sollposition zum Stillstand
gekommen ist. Denkbar ist es aber auch, den Werkstückträger möglichst
kontinuierlich so abzubremsen, dass er beim Erreichen der Sollposition noch
eine vorgegebene geringe Geschwindigkeit aufweist.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass der jeweilige Werkstückträger stetig abgebremst wird,
und zwar entweder linear oder degressiv bzw. progressiv. Entscheidend
ist, dass über
den gesamten Bremsweg hinweg die Bremskurve keine Unstetigkeiten,
insbesondere keine Stufen oder Absätze, aufweist. Des Weiteren
erfolgt das Abbremsen der Werkstückträger beim
bevorzugten Verfahren so, dass mit dem Erreichen der Sollposition
die Geschwindigkeit des Werkstückträgers mit
dem mindestens einen darauf angeordneten Werkstück Null ist. Dadurch wird der
Werkstückträger stoß- bzw.
ruckfrei individuell abgebremst.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird der Werkstückträger vor
Erreichen seiner Sollposition mit einer Mess- und Bremseinrichtung
in Eingriff gebracht. Bei der Mess- und Bremseinrichtung kann es
sich um eine solche handeln, die kombiniert sowohl die Position
des Werkstückträgers durch
vorzugsweise einen Wegaufnehmer misst als auch den Werkstückträger abbremst. Alternativ
kann es sich bei der Mess- und Bremseinrichtung aber auch um eine
Messeinrichtung und eine separate Bremse handeln. Wenn im Folgenden von
der Brems- und Messeinrichtung die Rede ist, gilt das für beide
vorstehend genannten Alternativen, insbesondere auch eine von der
Messeinrichtung getrennte Bremse.
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Der
Werkstückträger wird
von der Mess- und Bremseinrichtung kontinuierlich verzögert bis
auf eine vorgegebene verringerte Geschwindigkeit an der Sollposition
oder bis er an der Sollposition zum Stillstand kommt. Durch die
Mess- und Bremseinrichtung können
zum Abbremsen relevante Werte des Werkstückträgers ermittelt werden, vorzugsweise kontinuierlich
oder diskontinuierlich in gewissen Zeitabständen. Anhand dieser Messwerte
kann der Werkstückträger gezielt
möglichst
kontinuierlich abgebremst werden.
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Die
Mess- und Bremseinrichtung verfügt
gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung über eine Mehrfachfunktion,
die nicht nur das Abbremsen, sondern aufgrund der Messungen auch
ein gezieltes Abbremsen zulässt.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass aufgrund der von der Mess-
und Bremseinrichtung ermittelten Messwerte mittels einer Steuerungseinrichtung
das Abbremsen des Werkstückträgers vorausberechnet
wird. Aufgrund dessen bremst die Mess- und Bremseinrichtung den
Werkstückträger mit
dem darauf angeordneten Werkstück möglichst
kontinuierlich gezielt ab, bis der Werkstückträger an der Sollposition entweder
zum Stillstand gekommen ist, wenn der Werkstückträger abgestoppt werden soll
oder eine vorgegebene Restgeschwindigkeit aufweist.
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Vorzugsweise
berücksichtigt
die Steuerungseinrichtung beim Vorausberechnen des Abbremsens die
jeweilige Masse oder den jeweiligen Impuls des Werkstückträgers, und
zwar insbesondere inklusive seiner sich mit dem Fortschreiten der Montage
erhöhenden
Nutzlast, das heißt
der aktuellen Masse des mindestens einen Werkstücks auf dem Werkstückträger. Das
Abbremsen kann somit individuell auf den jeweiligen Werkstückträger und
dem oder jedem darauf angeordneten Werkstück abgestimmt werden. Wird
der Impuls des mit dem mindestens einen Werkstück beladenen Werkstückträgers ermittelt,
erübrigt
sich ein zusätzliches,
vorangehendes Wiegen des beladenen Werkstückträgers. Möglich ist aber auch eine Wägung des
Werkstückträgers insbesondere
zusammen mit seiner Nutzlast vor dem Erreichen der Abbremsstrecke
zur Bestimmung seiner Masse.
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Die
Mess- und Bremseinrichtung misst zumindest die Geschwindigkeit des
Werkstückträgers, vorzugsweise
den Impuls desselben. Diese Messung geschieht zumindest zum Zeitpunkt
des Ankuppelns des Werkstückträgers an
die Mess- und Bremseinrichtung, vorzugsweise mindestens ein weiteres
Mal während
des Bremsvorgangs. Dadurch können
die zum wirksamen kontinuierlichen Abbremsen des Werkstückträgers erforderlichen
Messwerte der Steuerungseinrichtung zur Verfügung gestellt werden, die so
ein ununterbrochenes, sanftes Abbremsen des Werkstückträgers bis
zum Erreichen der Sollposition steuern kann. Insbesondere die mindestens
eine Messung während
eines Bremsvorgangs ermöglicht
es, Korrekturen beim Abbremsen vorzunehmen und so beim Bremsvorgang
auftretende Störgrößen zu berücksichtigen
bzw. zu eliminieren.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, das
Abbremsen des Werkstückträgers durch
die Mess- und Bremseinrichtung mittels mindestens eines Regelkreises
zu regeln. Dadurch lassen sich alle beim Bremsen eintreffenden Einflüsse, insbesondere
Störgrößen, gezielt in
den Bremsvorgang mit einbeziehen, indem dieser so angepasst wird,
dass durch ein kontinuierliches stetiges, insbesondere stufenloses,
Abbremsen der Werkstückträger an der
Sollposition seine vorgegebene Endgeschwindigkeit erreicht hat,
vorzugsweise bis zum Stillstand abgestoppt worden ist.
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Eine
Vorrichtung zur Lösung
der eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs
10 auf. Danach verfügt
die Vorrichtung über eine
kombinierte Mess- und Bremseinrichtung. Hierdurch ist der sich beispielsweise
auf einer Fertigungs- und Montagelinie bewegende Werkstückträger nicht
nur abbremsbar, vielmehr ist die Verzögerung auch messbar. Dadurch
ist ein individuelles Verzögern
des Werkstückträgers möglich. Es
kann so der Werkstückträger sanft
verzögert
werden, insbesondere möglichst
kontinuierlich individuell so abgebremst werden, dass er vorzugsweise
exakt an seiner Sollposition zum Stillstand kommt.
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Eine
alternative Vorrichtung zur Lösung
der eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs
11 auf. Demnach weist die Mess- und Bremseinrichtung einerseits
ein Messorgan und andererseits eine Bremse auf. Bei dieser Mess-
und Bremseinrichtung sind also das Messorgan und die Bremse voneinander
getrennt. Beim Messorgan handelt es sich bevorzugt um einen Wegaufnehmer.
Dieser ist so ausgebildet, dass die Geschwindigkeit des Werkstückträgers kontinuierlich
ermittelbar ist durch den vom Wegaufnehmer ermittelten Weg und die Zeit,
in der dieser Weg zurückgelegt
wurde. Dadurch ist ein individuelles Verzögern des Werkstückträgers möglich. Der
Werkstückträger kann
so sanft verzögert
werden. Insbesondere wird der Werkstückträger individuell möglichst
kontinuierlich abgebremst, so dass er möglichst exakt an seiner Sollposition
zum Stillstand kommt.
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Es
wird mit anderen Worten bei den Vorrichtungen der Ansprüche 10 und
11 der Werkstückträger derart
individuell abgebremst, dass seine kinetische Energie bis zum Erreichen
der Sollposition abgebaut ist und der Werkstückträger an der Sollposition zum
Stillstand kommt.
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Die
Mess- und Bremseinrichtung ist insbesondere hinsichtlich der Messmöglichkeiten
so ausgebildet, dass die momentane Position des Werkstückträgers oder
alternativ bzw. zusätzlich
seine momentane Geschwindigkeit, insbesondere sein momentaner Impuls,
feststellbar ist. Vorzugweise erfolgt nicht nur zu Beginn des Bremsvorgangs
des Werkstückträgers eine
solche Messung, sondern auch mindestens eine weitere Messung während des
Abbremsens des Werkstückträgers. Dadurch
liegen alle Messwerte vor, die erforderlich sind, um den Werkstückträger entlang
der Bremsstrecke kontinuierlich, also ohne Unterbrechung, bis zum
Stillstand an der Sollposition abzubremsen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Mess- und Bremseinrichtung
mit einer magnetorheologisch, elektrorheologisch, pneumatisch, hydraulisch
mit Magnetpulver und/oder nach dem Wirbelstrom-Prinzip arbeitenden
Bremse ausgebildet. Insbesondere bei einer elektrorheologischen
bzw. magnetorheologischen Bremse ist es möglich, elektrisch oder gegebenenfalls
mit einem Magneten, insbesondere einem Elektromagneten, die Bremskraft
stufenlos zu verändern
und dadurch die Verzögerung
des Werkstückträgers an
die gemessenen, gegebenen Verhältnisse
anzupassen. Insbesondere lässt
sich die Bremswirkung magnetorheologischer und elektrorheologischer
Bremsen stufenlos verändern,
wodurch eine kontinuierliche Veränderung
der Verzögerung
des Werkstückträgers längs der
Bremsstrecke möglich
ist. Auch andere Stoffe, die aufgrund äußerer Einflüsse in ihren Materialeigenschaften
wie beispielsweise der Steifigkeit oder der Viskosität beeinflussbar
sind, sind als Dämpfungsmittel
für die
Bremse denkbar.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Mess- und Bremseinrichtung im
Bereich der Sollposition angeordnet, vorzugsweise unter dem Werkstückträger. Durch
diese Anordnung des Mess- und Bremsmittels ist es möglich, den Werkstückträger gezielt
im Bereich der Sollposition abzubremsen, nämlich beginnend von einer Stelle kurz
vor der Sollposition bis hin zur Sollposition.
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Des
Weiteren ist vorgesehen, dass der Werkstückträger mindestens einen Vorsprung,
vorzugsweise einen gegenüber
seiner Unterseite vorstehenden Vorsprung aufweist, der so ausgebildet ist,
dass er mit der Mess- und Bremseinrichtung korrespondiert. Der Werkstückträger steht
so mit der Mess- und Bremseinrichtung in Kontakt, wodurch die momentane
Position, aber auch die aktuelle Geschwindigkeit bzw. der Impuls
des Werkstückträgers ermittelbar
ist und außerdem
aufgrund des Kontakts zur Mess- und Bremseinrichtung der Werkstückträger gezielt
kontinuierlich abbremsbar ist, und zwar je nach Umständen, insbesondere
Störgrößen, linear oder
auch veränderlich,
und zwar sowohl progressiv als auch degressiv.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Mess- und Bremseinrichtung
ein um eine vorzugsweise mittige Achse drehbares Rad auf. Dieses
Rad verfügt über zwei
Funktionen, dient nämlich
zum Messen und zum Bremsen.
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Das
als Mess- und Bremseinrichtung dienende Rad nach einer Weiterbildung
der Vorrichtung mit mehreren am Umfang gleichmäßig verteilten Anschlägen versehen.
Mit mindestens einem dieser Anschläge ist der Vorsprung des Werkstückträgers kraft-
und/oder formschlüssig
in Eingriff bringbar, wenn ein Werkstückträger an das Rad herantransportiert
wird. Mit der Ankopplung an das Rad kann damit die Position und
die Geschwindigkeit und vorzugsweise auch der Impuls des Werkstückträgers fortlaufend
ermittelt werden.
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Es
ist des Weiteren vorgesehen, den Werkstückträger auch mit dem Rad abzubremsen,
indem die Drehung des Rads um die Drehachse verzögerbar ist. Durch individuelle
Einstellungen bzw. Veränderungen
der Kraft, die erforderlich ist, um das Rad um die Drehachse zu
drehen, kann der Werkstückträger kontinuierlich
und vor allem stufenlos im erforderlichen Umfang abgebremst werden,
und zwar je nach der momentanen Geschwindigkeit oder dem momentanen
Impuls des Werkstückträgers mehr
oder weniger stark, um ihn im Bereich der Sollposition auf eine bestimmte
Restgeschwindigkeit zu bringen oder bevorzugt zum Stillstand kommen
zu lassen, also abzustoppen.
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Es
ist nach einem anderen Vorschlag der Erfindung zur Weiterbildung
der Vorrichtung vorgesehen, dass der Vorsprung des Werkstückträgers jedenfalls
zeitweise zwischen zwei Anschlägen
des Rads eingreift. Ein erster Anschlag dient dabei zur Verzögerung der
(Vorwärts-)Bewegung
des Werkstückträgers, während der
zweite Anschlag ein Zurückbewegen
des Werkstückträgers verhindert.
Vorzugsweise greift dazu der Vorsprung formschlüssig zwischen die zwei Anschläge.
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Es
ist weiterhin zur Weiterbildung der Vorrichtung vorgesehen, dass
das Rad mindestens einen Sensor aufweist, der zur Bestimmung der
Winkelposition des Rads dient. Der aktuelle Drehwinkel oder Verdrehweg
des Rads kann dadurch detektiert werden. Im Zusammenhang mit einer
Zeitmesseinrichtung lässt
sich so die Winkelgeschwindigkeit des Rads messen. Dadurch können Rückschlüsse auf die
aktuelle Transportgeschwindigkeit des Werkstückträgers im Bereich des Rads abgeleitet
werden. Bevorzugt kann auch aus dem Drehwinkel auf die exakte aktuelle
Position des Werkstückträgers rückgeschlossen
werden. Beim Bekanntsein des Gewichts des Werkstückträgers mit dem darauf angeordneten Werkstück oder
durch eine Gewichtsmessung lässt sich
durch die Multiplikation des Gewichts des Werkstückträgers und des darauf befindlichen
Werkstücks mit
der Winkelgeschwindigkeit und der daraus abgeleiteten Transportgeschwindigkeit
des Werkstückträgers der
Impuls desselben rechnerisch ermitteln.
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Es
ist bevorzugt dem Werkstückträger und/oder
Rad ein Sensor zur Bestimmung der Position des Werkstückträgers zugeordnet.
Aus dieser Position lässt
sich der Abstand des Werkstückträgers zur
Sollposition ermitteln und so in Verbindung mit der gemessenen Transportgeschwindigkeit
des Werkstückträgers, nämlich der
Winkelgeschwindigkeit des Rads, und vorzugsweise auch des Gewichts des
Werkstückträgers mit
dem darauf befindlichen Werkstück
die Verzögerung
berechnen, die erforderlich ist, um den Werkstückträger kontinuierlich bis zur Sollposition
zu bremsen, vorzugsweise bis zum Stillstand abzustoppen. Bei der
Ermittlung der Verzögerung
des Werkstückträgers bis
zur Sollposition wird vorzugsweise von einer linearen Verzögerung ausgegangen.
Durch mehrere über
den Bremsweg verteilte Messungen kann überprüft werden, ob der Werkstückträger bei
weiterer linearer Verzögerung
an der Sollposition zum Stillstand gekommen sein wird oder die vorgesehene
verzögerte
Endgeschwindigkeit erreicht haben wird. Werden bei dieser Überprüfung Abweichungen
festgestellt, die beispielsweise durch irgendwelche Störgrößen hervorgerufen
worden sind, wird die Verzögerung
entsprechend korrigiert, nämlich
erhöht
oder erniedrigt, um bei weiterhin kontinuierlicher Verzögerung den
Werkstückträger an der
Sollposition vollständig
abzubremsen oder ihm eine reduzierte Geschwindigkeit an der Sollposition zu
verleihen.
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Der
mindestens eine Sensor des Rads ist bei einer besonderen Ausgestaltung
der Erfindung mit einer Steuerungseinrichtung verknüpft. Diese
wertet die Messdaten des Sensors aus und berechnet daraus vorzugsweise
die erforderliche Verzögerung,
um den Werkstückträger mit
dem Werkstück
an der Sollposition auf eine bestimmte Endgeschwindigkeit zu bringen
oder den Werkstückträger bis
zum Stillstand abzustoppen. Die Steuerungseinrichtung steuert auch
die vorausberechnete Verzögerung
des Rads, um den Werkstückträger kontinuierlich
zu verzögern, insbesondere
abzustoppen.
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Bevorzugt
ist das Rad einem Regelkreis zur Regelung der Verzögerung der
Werkstückträgers zugeordnet.
Die Regeleinrichtung beeinflusst die Abbremsung des Rads in Abhängigkeit
von den gemessenen Werten, insbesondere der Winkelposition und/oder
der Winkelposition des Rads sowie der Position und/oder Masse der
Palette, einschließlich
des darauf befindlichen Werkstücks.
Der Regelkreis bestimmt mit anderen Worten das Bremsmoment der dem
Rad zugeordneten Bremse, wobei in die Bestimmung des Bremsmoments
auch Störgrößen einfließen. Insbesondere
wenn die Bremse als magnetorheologische oder elektrorheologische
Bremse ausgebildet ist, deren Bremswirkung durch Veränderung des
an der Bremse anliegenden elektrischen Stromes bzw. Feldes gezielt
stufenlos veränderbar
ist, lässt
sich der Werkstückträger geregelt
kontinuierlich und vor allem linear zum Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit
abbremsen, vorzugsweise zum Stillstand, also Abstoppen an der Sollposition.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines Seitenabschnitts einer Transportbahn
mit einem Werkstückträger im Bereich
einer Montage- bzw. Bearbeitungsstation,
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2 einen
Querschnitt durch die Transportbahn im Bereich der Station,
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3 einen
Schnitt III-III gemäß der 2,
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4 eine
Mess- bzw. Bremseinrichtung des Werkstückträgers im Bereich der Station
vor der Ankupplung des Werkstücksträgers an
die Mess- und Bremseinrichtung,
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5 eine
Ansicht analog zur 4 bei an der Mess- und Bremseinrichtung
angekuppeltem Werkstückträger,
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6 eine
Ansicht analog zu den 4 und 5 bei abgestopptem
Werkstückträger, und
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7 eine
Ansicht analog zu den 4 bis 6 nach dem
Herausfahren des Werkstückträgers aus
der Mess- und Bremseinrichtung.
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Die
Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer Transferstraße erläutert. Entlang
dieser Transferstrecke werden an Werkstücken vorzugsweise mehrere aufeinanderfolgende
Montagearbeiten durchgeführt
oder Bearbeitungen vorgenommen. Die Transferstrecke verfügt über eine
Transportbahn mit beliebigem Verlauf. An verschiedenen Stellen der Transportbahn
sind Stationen angeordnet, die Montagen oder Bearbeitungen an den
in den Figuren nicht gezeigten Werkstücken vornehmen. Die Werkstücke werden
auf Werkstückträgern 10 von
der Transportbahn von einer Station zur anderen transportiert. In
der 1 ist nur symbolisch eine Station dargestellt.
Bei der Transportbahn kann es sich beispielsweise um eine Friktionsrollenbahn 12 handeln, von
der nur ein kurzer Abschnitt in den 1 bis 3 gezeigt
ist. Die Erfindung ist aber nicht auf Friktionsrollenbahnen 12 beschränkt. Vielmehr
können
die Transportbahnen aus beliebigen Förderern gebildet sein.
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Der
Werkstückträger 10 mit
dem mindestens einen darauf befindlichen Werkstück ist auf der Friktionsrollenbahn 12 an
einer genau definierten Sollposition, bei der es sich im gezeigten
Ausführungsbeispiel
um eine Stoppstelle 13 handelt, im Bereich der jeweiligen
Station 11, vorzugsweise vor der Station 11, zu
stoppen, damit an der Station die vorgesehene Bearbeitung einer
Montage an mindestens einem Werkstück auf dem Werkstückträger 10 durchgeführt werden
kann.
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Erfindungsgemäß wird der
Werkstückträger 10 mit
dem mindestens einen darauf befestigten Werkstück exakt an der Stoppstelle 13 abgestoppt, nämlich zum
Stillstand gebracht, durch eine der Stoppstelle 13 zugeordnete
kombinierte Mess- und Bremseinrichtung 14, die mit einem
Vorsprung des Werkstückträgers 10,
korrespondiert, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als ein gegenüber der
Unterseite des Werkstückträgers 10 vorstehender,
fester Stift 15 ausgebildet ist. Mit dem Stift 15 wird
der Werkstückträger 10 kontinuierlich
abgebremst, bis er exakt an der Stoppstelle 13 zum Stillstand
kommt, also abgestoppt ist.
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Die
Mess- und Bremseinrichtung 14 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel
ein Rad 16 auf bzw. ist hieraus gebildet. Dieses Rad 16 dient
gleichzeitig zu Messzwecken und zum Abbremsen des Werkstückträgers 10 bis
zum Stillstand an der Stoppstelle 13.
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Das
Rad 16 ist um eine horizontale Drehachse 17 drehbar,
die quer zur Transportrichtung 18 des Werkstückträgers 10 auf
der Friktionsrollenbahn 12 verläuft. Die Drehachse 17 erstreckt
sich mittig durch das Rad 16. Gebildet ist das Rad 16 aus
einer flachen Scheibe 19, die in einer die Drehachse 17 senkrecht
schneidenden Ebene liegt. Die Scheibe 19 ist im gezeigten
Ausführungsbeispiel
fünfeckig
ausgebildet. Die Scheibe 19 kann aber auch eine beliebige andere
Eckenzahl aufweisen oder rund ausgebildet sein. Des Weiteren verfügt das Rad 16 über mehrere an
der Scheibe 19 befestigte Anschläge, die im gezeigten Ausführungsbeispiel
aus Rollen 20 bestehen, die auf jeweils einem auf einer
Seite der Scheibe 19 quer gerichtet abstehenden Achsstummel 21 frei drehbar
gelagert sind. Die Anschläge
können
alternativ aber auch unverdrehbar sein, indem sie beispielsweise
durch zylindrische Stifte oder dergleichen gebildet sind. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel
verfügt
das Rad 16 über
fünf Rollen 20,
die auf einem konzentrisch um die Drehachse 17 verlaufenden
Teilkreis liegen, und zwar mit gleichen Abständen von jeweils 72°. Das Rad 16 kann
aber auch eine größere oder
kleinere Anzahl von Rollen 20 aufweisen.
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Der äußere Rand
der fünfeckigen
Scheibe 19 ist aus fünf
Seitenflächen 22 gebildet.
In der Mitte jeder Seitenfläche 22 befindet
sich eine Vertiefung 23, die im gezeigten Ausführungsbeispiel
bogenförmig
ausgebildet ist als Kreisabschnitt.
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Die
Mess- und Bremseinrichtung 14 verfügt über ein Positionierungsmittel 24,
das nur in der 4 gezeigt ist. Es handelt sich
hierbei im vorliegenden Falle um einen auf einer senkrechten Achse 25 auf-
und abbewegbaren Bolzen 26. Auf dem Bolzen 26 ist
eine Druckfeder 27 gelagert, die den Bolzen 26 des
unterhalb der Scheibe 19 angeordneten Positionierungsmittels 24 gegen
die Scheibe 19 drückt.
Das zur Scheibe 19 weisende freie Ende des Bolzens 26 ist
mit einer frei drehbaren Rolle 28 versehen. Die Rolle 28 weist
einen Durchmesser auf, der korrespondierend zur Vertiefung 23 der
Mitte jeder Seitenfläche 22 der
Scheibe 19 ausgebildet ist. Die durch die Druckfeder 27 mit
dem Bolzen 26 in Richtung zur Scheibe 19 hochdruckbare
Rolle 28 arretiert das Rad 16 durch Eingriff in
die Vertiefung 23 jeweils einer Seitenfläche 22 der
Scheibe 19. Dabei steht eine Spitze 29 zwischen
zwei benachbarten Seitenflächen 22 der
Scheibe 19 an der tiefsten Stelle unterhalb des Werkstückträgers 10 (4).
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Der
Mess- und Bremseinrichtung 14 ist ein in den Figuren nicht
gezeigter Sensor zugeordnet, der den Drehwinkel des Rads 16,
vor allem der Scheibe 19, ermittelt. Dieser Sensor kann
sowohl der Scheibe 19 als auch der Drehachse 17,
nämlich
einer auf dieser liegenden Welle zur Verlagerung der Scheibe 19 zugeordnet
sein. Der Sensor ist bevorzugt als Drehwinkelgeber ausgebildet,
der einen Verdrehwinkel der Scheibe 19 um die Drehachse 17 ermittelt.
Durch ein mit dem als Drehwinkelgeber ausgebildeten Sensor des Rads 16 korrespondierendes
Zeitmessglied kann die Zeit zwischen zwei Messungen der Winkelposition
des Rads 16, insbesondere der Scheibe 19, ermittelt
werden, woraus beispielsweise in einer dem Sensor zugeordneten Steuerung
die Winkelgeschwindigkeit des Rads 16 bzw. der Scheibe 19 berechenbar
ist.
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Es
ist alternativ oder zusätzlich
auch möglich,
jedenfalls im Bereich der Mess- und Bremseinrichtung 14 dem
Werkstückträger 10 einen
Sensor zuzuordnen, der die aktuelle Position des Werkstückträgers 10 feststellt,
insbesondere relativ zur Mess- und Bremseinrichtung 14 und/oder
zur Stoppstelle 13.
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Es
ist des Weiteren denkbar, der Friktionsrollenbahn 12 eine
Gewichtsmesseinrichtung zuzuordnen, die das Gewicht des Werkstückträgers 10 mit dem
mindestens einen darauf befestigten Werkstück ermittelt.
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Die
Mess- und Bremseinrichtung 14 ist im Bereich der Stoppstelle 13 feststehend
unter dem Werkstückträger 10 angeordnet.
Die Mess- und Bremseinrichtung 14 kann mit dem Rahmen der
Friktionsrollenbahn 12 im Bereich der Station 11 fest
verbunden sein.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Mess- und Bremseinrichtung 14 derart der Stoppstelle 13 zugeordnet,
dass die Drehachse 17 des Rads 16 bzw. der Scheibe 19 an
bzw. auf der Stoppstelle 13 liegt. Wenn demnach der Stift 15 unter
dem Werkstückträger 10 zwischen
zwei Rollen 20 der Scheibe 19 mit seiner Mittelachse 30 oberhalb
der Drehachse 17 des Rads 16 liegt, befindet sich
der Werkstückträger 10 an
der Stoppstelle 13. Es liegt also im Idealfall- wie im
gezeigten Ausführungsbeispiel – die Stoppstelle 13 auf
bzw. senkrecht über
der Drehachse 17 des Rads 16 zur Bildung der Mess-
und Bremseinrichtung 14. Die Stoppstelle 13 kann
aber auch etwas neben einer Senkrechten durch die Drehachse 17 liegen.
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Die
Mess- und Bremseinrichtung 14 verfügt über eine in besonderer Weise
ausgebildete Bremse 31. Die Bremskraft der Bremse 31 ist
individuell stufenlos veränderlich.
Bevorzugt handelt es sich hierbei um eine elektro- oder um eine
magnetorheologische Bremse 31. Eine solche lässt eine
schnelle und reversible Änderung
des Bremsmoments zu. Das Bremsmoment ist im Verhältnis zum an der Bremse 31 anliegenden
elektrischen Strom veränderlich. Eine
solche Bremse 31 eignet sich besonders zur Regelung des
Bremsmoments mittels eines der Steuereinrichtung zugeordneten Reglers.
Besonders geeignet ist eine magnetorheologische Bremse 31. Bei
einer solchen findet ein Dämpfungsmedium
Verwendung, das hinsichtlich des Fließverhaltens bzw. der Viskosität durch
ein Magnetfeld veränderbar
ist. Eine solche Bremse 31 enthält ein magnetorheologisches
Fluid mit magnetischen Teilchen, die unter dem Einfluss elektrischen
Stromes und beispielsweise eines elektromagnetischen Feldes, und
zwar sowohl eines Gleich- als auch Wechselfeldes, magnetische Dipole
bilden, die sich entsprechend dem Feldverlauf ausrichten und Ketten
entlang der magnetischen Feldlinien bilden. Diese Ketten sind mechanisch
belastbar und bewirken die Zunahme oder Abnahme des Fließwiderstands
des magnetorheologischen Fluids. Damit ändert sich in einer bestimmten Funktion
zur Änderung
des an der magnetorheologischen Bremse 31 anliegenden Stroms
das von dieser erzeugte Bremsmoment. Im Falle eines elektrorheologischen
Fluids ruft ein elektrisches Ferd die Ausrichtung elektrischer Dipole
hervor, was auch hier eine Erhöhung
der Viskosität
zufolge hat. Die rheologische Bremse 31 oder eine sonstige
Bremse 31, die ein stufenlos veränderbares Bremsmoment ermöglicht,
beispielsweise eine Wirbelstrombremse oder eine pneumatische bzw.
hydraulische Bremse 31, wirkt bevorzugt auf die auf der
Drehachse 17 liegende Welle ein, die mit der Scheibe 19 verbunden
ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren,
bei dem der Werkstückträger 10 mit
mindestens einem darauf befestigten Werkstück an der Stoppstelle 13 vor
der Station 11 zum Stillstand gebracht werden soll, wird nachfolgend
unter Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Vorrichtung näher erläutert:
Wenn
der Werkstückträger 10 mit
dem mindestens einen darauf befestigten Werkstück von der Friktionsrollenbahn 12 in
Transportrichtung 18 in Richtung zur Station 11 gefahren
wird, nähert
sich der Werkstückträger 10 der
Mess- und Bremseinrichtung 14, die sich auch im Bereich
der Station 11 befindet (4). Beim
Weitertransport des Werkstückträgers 10 in Transportrichtung 18 gelangt
der Stift 15 unter dem Werkstückträger 10 zur Anlage
an die oben stehende Rolle 28 des Rads 16 der
Mess- und Bremseinrichtung 14. In dieser oben stehenden
Position der Rolle 20 ist das Rad 16 vom Positionierungsmittel 24 gehalten,
wenn der Stift 15 des Werkstückträgers 10 an der Rolle 20 noch
nicht anliegt (4). Sobald der Stift 15 die
oberste Rolle 20 des Rads 16 berührt (5)
wird vom weiterbewegten Werkstückträger 10 die
Rolle 20 mitgenommen und dabei das Rad 16 gegen
den Uhrzeigersinn verdreht, wobei die Positionierung des Rads 16 durch
das Positionierungsmittel 24 aufgehoben wird.
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Die
Verdrehung des Rads 16 beginnt, sobald der Stift 15 vor
der Rolle 20 anliegt. Die dadurch erfolgende Verdrehung
des Rads 16 wird vom Winkelsensor, der der Scheibe 19 oder
der damit verbundenen und auf der Drehachse 17 liegenden
Welle zugeordnet ist, aufgenommen. Der Winkelsensor misst fortan
den Abstand des Stifts 15 unter dem Werkstückträger 10 von
der Stoppstelle 13. Dies kann fortlaufend oder in kurzen
aufeinanderfolgenden Zeitabständen
geschehen. Infolge der vom Zeitglied ermittelten Zeit zwischen aufeinanderfolgenden
Messungen und der dabei erfolgten Winkeländerung der Scheibe 19 kann
die Steuerung die Winkelgeschwindigkeit der Scheibe 19 der
Mess- und Bremseinrichtung 14 ermitteln, die proportional
zu der Geschwindigkeit des Werkstückträgers 10 auf der Friktionsrollenbahn 12 ist.
Durch die Multiplikation der Winkelgeschwindigkeit mit der bekannten
oder gemessenen Masse des Werkstückträgers 10 und
des daran befestigten Werkstücks
enthält
die Steuerung eine Information über
den Impuls des Werkstückträgers 10 vor
der Stoppstelle 13. Aufgrund dessen kann insbesondere in
Abhängigkeit
vom verbleibenden Weg des Werkstückträgers 10 bis
zur Stoppstelle 13 das Bremsmoment der vorzugsweise elektro-
oder magnetorheologischen Bremse der Mess- und Bremseinrichtung 14 ermittelt
werden, das erforderlich ist, um den Werkstückträger 10 mit jedem darauf
befestigten Werkstück
von der Bremse 31 exakt an der Stoppstelle 13 durch
eine kontinuierliche, vorzugsweise lineare Abbremsung zum Stillstand
zu bringen, also abzustoppen.
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Infolge
der aufeinanderfolgenden Winkelmessungen der Scheibe 19 kann überprüft werden, ob
durch lineare Abbremsung der Werkstückträger 10 mit dem oder
jedem Werkstück
bis zur Stoppstelle 13 zum Stillstand kommt. Sollte dies
infolge irgendwelcher Störeinflüsse nicht
möglich
sein, erfolgt durch eine Steuerung zugeordneten oder in die Steuerung
integrierten Regelung eine Neuberechnung des Bremsmoments, sodass
unter allen Umständen der
Werkstückträger 10 mit
dem Werkstück
unter weiterhin kontinuierlicher Abbremsung des Rads 16 an
der Stoppstelle 13 zum Stillstand kommt. Unter kontinuierlicher
Abbremsung ist in diesem Zusammenhang richtiges Abbremsen des Werkstückträgers 10 mit
dem mindestens einen darauf befestigten Werkstück bis zur Stoppstelle 13 gemeint,
wobei die Abbremsung stufenlos erfolgt und bis zur Stoppstelle 13 die
Geschwindigkeit des Werkstückträgers 10 mit dem
Werkstück
genau Null ist.
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Sobald
der Werkstückträger 10 die
Stoppstelle 13 erreicht hat, befindet sich der Stift 15 unter dem
Werkstückträger 10 formschlüssig und
im Wesentlichen spielfrei gehalten zwischen zwei von der horizontalen
Linie gegenüberliegende
Rollen 20 der Scheibe 19 (6). Dadurch
ist der Werkstückträger 10 mit
dem Werkstück
an der Stoppstelle 13 unverschiebbar fixiert, wobei eine
in Transportrichtung 18 vorn liegende Rolle 20 eine
Weiterbewegung des Werkstückträgers 10 verhindert
und die in Transportrichtung 18 hinter dem Stift 15 liegende
Rolle 20 ein eventuelles Zurückbewegen des Werkstückträgers 10 mit
dem mindestens einen Werkstück
verhindert. Der Werkstückträger 10 wird
also durch die Mess- und Bremseinrichtung 14 nicht nur
stufenlos kontinuierlich bis zur Stoppstelle 13 zum Stillstand
abgebremst sondern an der Stoppstelle formschlüssig zwischen benachbarten
Rollen 20 der Scheibe 19, die an der Stoppstelle 13 durch
die Bremse 31 unverdrehbar arretiert ist, fixiert. Falls
eine Bremse 31 verwendet wird, die für den Dauerbetrieb nicht geeignet ist
oder ein Dauerbetrieb der Bremse 31 vermieden werden soll,
kann zusätzlich
eine formschlüssige
Fixierung des Werkstückträgers 10 an
der Stoppstelle durch beispielsweise einen durch einen Magneten bzw.
Pneumatikzylinder betätigten
Arretierungsstift oder dergleichen erfolgen.
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Durch
die Ausbildung der Bremse 31 als magnetorheologische oder
elektrorheologische Bremse 31 braucht von der Regelung
bzw. Steuerung der Mess- und Bremseinrichtung 14 nur ein
entsprechender Steuerstrom an die Bremse 31 abgegeben zu werden,
der dann ein entsprechendes Bremsmoment erzeugt und über die
Welle die Scheibe 19 der Mess- und Bremseinrichtung 14 entsprechend
abbremst.
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Nachdem
der an der Station 11 vorzunehmende Montage- und/oder Bearbeitungsvorgang
des mindestens einen Werkstücks
auf dem Werkstückträger 10 abgeschlossen
ist, wird die Bremse gelöst, wodurch
die Scheibe 19 wieder frei drehbar ist. Durch den weiteren
Antrieb des Werkstückträgers 10 in Transportrichtung 18 verdreht
der Stift 15 unter dem Werkstückträger 10 die Scheibe 19 weiter
gegen den Uhrzeigersinn, wodurch die in Transportrichtung 18 vorauseilende
Rolle 20 der Scheibe 19 außer Kontakt mit dem Stift 15 kommt
und dadurch der Stift 15 und ein Werkstückträger 10 in Transportrichtung 18 aus dem
Bereich der Mess- und Bremseinrichtung 14 heraustransportierbar
ist. Dabei kann die Scheibe 19 mindestens anfänglich drehend
angetrieben werden, um das Anfahren des Werkstückträgers 10 beim Herausfahren
desselben aus dem Bereich der Mess- und Bremseinrichtung 14 zu
unterstützen.
Nachdem der Werkstückträger 10 die
Mess- und Bremseinrichtung 14 verlassen hat, befindet sich
die nachfolgende Rolle 20 wiederum an der höchsten Stelle
der Scheibe 19, wobei die Spitze 29 an einer Ecke
der Scheibe 19 sich an der höchsten Stelle befindet und
das Positionierungsmittel 24 diese Position der Scheibe 19 arretiert
(7), bis der nächste
Werkstückträger 10 an
die folgende Rolle 20 der Scheibe 19 heranfährt.
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Im
Folgenden wurde die Erfindung anhand der kombinierten Mess- und
Bremseinrichtung 14 beschrieben. Die Erfindung kann aber
auch realisiert werden mit einer Mess- und Bremseinrichtung, die mindestens
ein Messorgan und wenigstens eine davon getrennte Bremse aufweist.
Beim Messorgan handelt es sich vorzugsweise um einen Messwertaufnehmer,
beispielsweise um einen Drehwinkelgeber. Dem Drehwinkelgeber ist
die Steuerung zugeordnet, die so ausgebildet ist, dass sie zusammen
mit dem Drehwinkelgeber einen geschlossenen Regelkreis ergibt, wobei
die Steuerung den Werkstückträger über die
mindestens eine Bremse gezielt mit dem jeweils erforderlichen Impuls
abbremst. Es entsteht so eine gleichmäßige, harmonische Abbremsung
des Werkstückträgers 10.
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- 10
- Werkstückträger
- 11
- Station
- 12
- Friktionsrollenbahn
- 13
- Stoppstelle
- 14
- Mess-
und Bremseinrichtung
- 15
- Stift
- 16
- Rad
- 17
- Drehachse
- 18
- Transportrichtung
- 19
- Scheibe
- 20
- Rolle
- 21
- Achsstummel
- 22
- Seitenfläche
- 23
- Vertiefung
- 24
- Positionierungsmittel
- 25
- Achse
- 26
- Bolzen
- 27
- Druckfeder
- 28
- Rolle
- 29
- Spitze
- 30
- Mittelache
- 31
- Bremse