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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bearbeitungsstations-Teileträger-Hubsysteme
und auf Verfahren zum mechanischen Heben eines durch Teileträger (skillet)
beförderten
Gegenstands und insbesondere auf ein mechanisches Bearbeitungsstations-Teileträger-Hubwerk,
das so betrieben werden kann, dass es die Verschiebung des Teileträgers autonom
in das gesteuerte Hochheben des Gegenstands umsetzt, sowie auf ein
Fördersystem,
das dieses umfasst.
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2. Besprechung des Standes
der Technik
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Teileträger-Fördersysteme
sind lange entwickelt worden, um die Fertigungs- und Konstruktionsproduktivität in der
Industrie zu erhöhen.
Im Allgemeinen umfassen dieses Systeme mehrere stationäre Bearbeitungsstationen
und bewegliche Teileträger (oder
Träger),
die nacheinander in jede Bearbeitungsstation eintreten. Beispielsweise
kann ein Fördersystem
80 bis 100 aktive Bearbeitungsstationen in 4 bis 6 Fertigungsstraßen und
100 bis 120 Teileträger
erfordern. Das in Arbeit befindliche Erzeugnis (oder der Gegenstand)
wird zusammen mit dem Teileträger
zu jeder Bearbeitungsstation transportiert, wo ein Arbeiter darauf
wartet, eine Arbeit auszuführen.
Die Notwendigkeit, den Gegenstand hochzuheben, die auf der auszuführenden
Arbeit und/oder der Höhe
des Arbeiters beruht, erfordert häufig die Einbeziehung von durch
Teileträger
beförderten
Hubme chanismen. Um die Teileträger
längs des
Förderpfads
vorwärts
zu treiben, ist ein Hauptantriebssystem wie etwa ein herkömmlicher
Antrieb für
Seitenschubvorrichtung vorgesehen. An jedem Teileträger ist
ein Kommunikationssystem, das typischerweise eine codierte Schiene
und ein als SPS konfiguriertes Steuermodul umfasst, vorgesehen,
so dass jede Bearbeitungsstation in der Lage ist, den Eintritt eines Teileträgers in
die Bearbeitungsstation wahrzunehmen. Somit ist auch Sensortechnik
wie etwa eine Photozelle und ein Reflektor mit dem Steuermodul kommunikativ
gekoppelt. Schließlich
wird über
eine Busschiene Leistung an jeden Teileträger verteilt; außerdem werden
bei jedem Arbeitslauf Kollektorschuhe an jedem Teileträger in die
Busschiene hinein und aus dieser heraus geführt.
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Hinsichtlich
des Hubmechanismus ist dem Heben im Allgemeinen ein separater Antrieb
eigens zugeteilt. Beispielsweise veranlasst bei einer herkömmlichen
Scherenhubwerkkonfiguration ein durch Teileträger beförderter Elektromotor, dass
sich eine Längswelle
dreht. Die Welle ist mit einer Querachse verbunden und ausgestaltet,
um wenigstens ein Band um die Achse zu wickeln. Das Band ist ausgestaltet
und auf die Scherenvorrichtung ausgerichtet, um so beim Wickeln
des Bands das Verfahren eines linear bzw. geradlinig verschiebbaren
Scherenschenkelpaars zu veranlassen. Das Verfahren der Schenkel
bewirkt, dass sich die Vorrichtung und ein daran befestigter Tisch
heben oder senken. Der Motor wird genau betätigt und deaktiviert, um das
saubere Anheben auszuführen,
und ist somit mit dem Steuermodul und dem Leistungsbus kommunikativ
gekoppelt.
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Fachleute
werden jedoch erkennen, dass die Einbeziehung von Kommunikations-
und Sensortechnologie dem gesamten Fördersystem Implementierungs-
und Betriebskosten hinzufügt,
wobei sich nach Multiplikation mit der Anzahl von Teileträgern und
Bearbeitungsstationen diese Kosten entsprechend vergrößern. Was
noch schwerer wiegt, ist, dass dann, wenn sich Träger im Transport
oder in Pufferpositionen befinden, sie ohne Nutzen unvermeidlich
diese Investitionen mit sich bringen. Außerdem wird deutlich, dass
die notwendige Einbeziehung von Kommunikations- und Sensoranforderungen
zu einem System, das hinsichtlich Installation und Betrieb komplexer
ist, und zu einem System, das hinsichtlich Modifikation weniger
flexibel ist, führt.
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In
jüngster
Zeit sind rein mechanische Teileträger-Hubwerke, die sich nicht
auf einen Elektromotor, eine rechnergestützte Betätigung oder eine Kommunikation
mit der Station stützen,
entwickelt worden, um sich diesen Belangen zuzuwenden; jedoch weisen
auch sie betriebliche Einschränkungen
auf. Beispielsweise umfasst ein jüngerer Typ eines mechanischen
Teileträger-Hubwerks
einen Rampen- und Radeingriff, um einen minimalen Hub zu bewirken.
Bei dieser Konfiguration bringt das Ergebnis des Hochbewegens auf
einer Rampe Druck auf die Linie der Teileträger durch einen Produktionsbereich
hindurch zurück,
was bewirkt, dass sie versuchen, sich zu trennen. Ähnlich bewirkt
auf die Abwärtsrampe
die Verschiebekraft, dass sich die Teileträger trennen. Als Folge werden
die Teileträger,
während
sie sich durch einen Montagebereich hindurch bewegen, im Allgemeinen
miteinander verriegelt, was die Prozessflexibilität verringert
und die betriebliche Leistungsfähigkeit
senkt, wobei die Träger
für den
Transport zwischen den Fertigungsstraßen entriegelt werden müssen. Außerdem sind
die minimalen Hubbereiche, die herkömmliche mechanische Hubwerke
gewähren, für viele
Anwendungen und Prozesse unzureichend.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
Antwort auf diese Belange und Einschränkungen betrifft die vorliegende
Erfindung ein mechanisches Bearbeitungsstations-Teileträger-Hubsystem,
das durch die zusammenwirkenden Leistungen von Bearbeitungsstations-Hubelementen und
einer durch Teileträger
beförderten
Hubvorrichtung die Kommunikations- und Sensorinvestitionen erübrigt.
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Allgemein
betrifft die vorliegende Erfindung ein autonomes Teileträger-Hubwerk, das zur
Verwendung mit einer Bearbeitungsstation und einem Teileträger, der
einen Rahmen und einen in Bezug auf den Rahmen vertikal verschiebbaren
Tisch besitzt, geeignet ist. Der Teileträger ist durch die Bearbeitungsstation
hindurch verschiebbar, um so eine Verschiebung durch die Station
hindurch zu definieren. Das Hubwerk umfasst wenigstens ein Höheneinstellelement, das
an einem ersten Ort innerhalb der Bearbeitungsstation fest positioniert
ist. Das Hubwerk umfasst ferner eine Höheneinstellvorrichtung, die
mit dem Teileträger
fest verbunden ist, mit dem Tisch antriebsmäßig gekoppelt ist und ausgestaltet
ist, um für
eine Eingriffsperiode während
der Verschiebung mit dem Element in Eingriff zu gelangen. Das Element
und die Vorrichtung sind zusammenwirkend ausgestaltet, um während der
Eingriffsperiode die Verschiebung des Teileträgers in eine vorgegebene Änderung
der Tischhöhe
umzusetzen.
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Das
erfinderische System ist nützlich
zum Beseitigen der Notwendigkeit eines Kommunikationssystems, um
den Eintritt des Teileträgers
in eine Bearbeitungsstation wahrzunehmen, und eines programmierbaren
Controllers für
die Arbeiterarbeitshöhensteuerung.
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Die
Erfindung ist nützlich
zum Anbieten einer automatischen Höheneinstellung an den Bearbeitungsstationen,
während
sich das Förderband
be wegt, was die Notwendigkeit, Hebungen durch Ansammlungsbereiche
hindurch zu besorgen, beseitigt und die Notwendigkeit, bei laufender
Produktion die Teileträgerposition
zu kommunizieren, beseitigt.
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Die
Erfindung ist nützlich
zum Beseitigen der Notwendigkeit einer separaten Hubwerk-Antriebsleistungsquelle,
da ein Elektromotor nicht aufgenommen ist. Somit ist auch die Notwendigkeit
einer Busschiene unterhalb eines jeden Teileträgers und von Kollektorschuhen
an jedem Teileträger
beseitigt.
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Die
Erfindung ist ferner nützlich
zum Umsetzen einer vorher vorhandenen vom Teileträger-Verschiebeantrieb
erzeugten Kraft in genaue Höhenänderungen
innerhalb einer gegebenen Bearbeitungsstation. Somit unterbreitet
die vorliegende Erfindung ein leicht zu implementierendes System,
das eine minimale Modifikation an vorhandenen Teileträger-Fördersystemen
erfordert.
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Schließlich umfasst
der Nutzen der Erfindung auch das Verschaffen einer größeren Hubfähigkeit
und größerer Hubbereiche
im Vergleich zu mechanischen Hubsystemen des Stands der Technik.
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Weitere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung, die ein System
umfasst, das das erfinderische Hubwerk beinhaltet, und bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung, die eine Zahnstangenkonfiguration besitzen, werden
aus der folgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen)
und den begleitenden Zeichnungsfiguren sogleich deutlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im
Folgenden werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungsfiguren bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung ausführlich
beschrieben; unter den Zeichnungsfiguren sind:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Teileträger-Fördersystemsegments, das mehrere
linear konfigurierte Teileträger
und Bearbeitungsstationen umfasst, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht eines Teileträger-
und Bearbeitungsstations-Hubelements gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die insbesondere einen Hubmechanismus zeigt, der
einen Zahnstangen-Bandantrieb und eine zusammenklappbare Scherenvorrichtung
umfasst;
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3 ein
Seitenriss eines Teileträgers
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung und eines dadurch beförderten Gegenstands, der insbesondere
das Hubwerk in einem zusammengeklappten Zustand zeigt;
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4 ein
Seitenriss des in 3 gezeigten Teileträgers, der
insbesondere das Hubwerk in einem Zwischenzustand zeigt;
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5 ein
Seitenriss des in den 3 und 4 gezeigten
Teileträgers,
der insbesondere das Hubwerk in einem gewünschten Tischhöhenzustand zeigt;
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6 ein
schematischer Seitenriss einer Teileträger-Hubvorrichtung, die ein
Reibrad und ein Bearbeitungsstations-Hubelement, das eine Oberfläche aufweist,
umfasst, gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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7 ein
schematischer Seitenriss einer Teileträger-Hubvorrichtung und eines
Bearbeitungsstations-Hubelements, die zusammenwirkend eine Zahnstangengetriebekonfiguration
darstellen, und eines zweiten Zahnrads mit einer Kette zum Ausrichten des
Zahnstangengetriebes gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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8 ein
schematischer Grundriss einer Teileträger-Hubvorrichtung, die ein
erstes und ein zweites Ritzel, eine erste Querachse, ein erstes
Getriebe, eine Längswelle,
ein zweites Getriebe und eine zweite Querachse umfasst und mit einem
Bearbeitungsstations-Hubelement
in Eingriff sind, um so ein erstes und ein zweites Band um die zweite
Achse abzuwickeln;
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9 ein
schematischer Grundriss einer Teileträger-Hubvorrichtung, die ein
erstes und ein zweites Ritzel, eine erste Querachse, ein erstes
Getriebe, eine Längswelle,
ein zweites Getriebe und eine zweite Querachse umfasst und mit einem
Bearbeitungsstations-Hubelement
in Eingriff ist, um so ein erstes und ein zweites Band um die zweite
Achse aufzuwickeln;
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10 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht eines Teileträgertisches,
eines schwebenden Glied, eines ersten und eines zweiten Bands, die
mit dem Glied verbunden sind, und eines obersten Ab schnitts einer
Scherenvorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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11 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht eines U-förmigen
Bügels
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die insbesondere die Verbindung des Bands mit dem
schwebenden Glied durch den Bügel
zeigt;
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12a ein schematischer Grundriss eines Bearbeitungsstations-Hubelements,
das aus entfernbar miteinander verbundenen Segmenten gebildet ist,
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung; und
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12b ein schematischer Grundriss eines Bearbeitungsstations-Hubelements,
das durch eine Seite eines Polygons, das Seiten unterschiedlicher Länge besitzt,
dargestellt ist, gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Um
zunächst
auf die 1–3 Bezug
zu nehmen, ist die vorliegende Erfindung zur Verwendung mit einem
Mehrhöhen-Teileträger-Fördersystem 10,
das ausgestaltet ist, um wenigstens einen Gegenstand 12 (d.
h. ein in Arbeit befindliches Werkstück) wie etwa einen Fahrzeugrahmen
zu transportieren, geeignet. Das System 10 umfasst mehrere Teileträger (oder
Träger) 14 und
Bearbeitungsstationen 16 sowie einen verschiebbaren Antriebsmechanismus 18 zum
Vorwärtsbewegen
der Teileträger 14 von
einer Station zur anderen. Beispielsweise kann das System 10 einen
herkömmlichen
Antrieb für
Seitenschubvorrichtung 18 umfassen, der die Teileträger 14 als
Teil eines sich ununterbrochen bewegenden Montagesystems verschiebt.
Der Antrieb für
Seitenschubvorrichtung 18 liefert die Verschiebekraft,
die für
die Rücklaufsicherung,
die Beschleunigung, die Verzögerung
und bei der vorliegenden Erfindung das Anheben der Hauptlinie erforderlich
ist.
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An
jeder Station 16 wartet ein Arbeiter (nicht gezeigt) auf
die Ankunft des Teileträgers 14,
um wenigstens eine auf den transportierten Gegenstand 12 bezogene
Arbeit auszuführen.
Auf Grundlage stationsspezifischer Parameter wie beispielsweise
der Höhe
des Arbeiters wird der Gegenstand 12 auf eine gewünschte Höhe angehoben
oder abgesenkt, um die Ausführung
der Arbeit zu erleichtern. Jede Bearbeitungsstation 16 kann
eine andere gewünschte Höhe aufweisen,
so dass der Hubmechanismus des Teileträgers 14 variabel eingesetzt
werden muss. Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren
zum Ausführen
des autonomen und genauen Anhebens dieser Gegenstände 12,
ohne einer herkömmlichen
Kommunikation- und Sensoreingabe zu bedürfen. Das heißt, dass
das System 10 ausgestaltet ist, um die Gegenstände 12 anzuheben,
ohne eine Positionsrückkopplung,
eine Betätigung
von außen oder
eine separate Leistungszufuhr zu verwenden, wie es bei herkömmlichen
elektromechanischen Hubwerken typisch ist.
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In
der gezeigten Ausführungsform
stellt das System 10 ein Teileträgersystem des Überflur-Typs oder
stärker
bevorzugt des Typs mit Rädern
auf dem Boden dar. Wie in den 1 und 3–5 gezeigt
ist, bewegen sich die Teileträger 14 vorzugsweise
auf mehreren Schienen 20, wovon jede aus zwei parallelen
Längsgliedern 22 gebildet
ist, die durch mehrere gleich beabstandete Rollenbolzen 24 miteinander
verbunden sind. Die Teileträger 14 sitzen auf
den Bolzen 24 auf und sind daher vom Boden beabstandet,
so dass sie einen ausgesparten Raum 26 unter dem Teileträger 14 definieren.
Es ist erkennbar, dass die Schienen 20 bei dieser Konfiguration
einen Rolleingriff zwischen dem Teileträger 14 und den Bearbeitungsstation 16 verschaffen,
der durch Verringerung von Reibungsverlust während der Verschiebung die
Systemleistung erhöht.
Innerhalb des ausgesparten Raums 26 wenigstens eines Teils
der Bearbeitungsstationen 16 ist wenigstens ein neuartiges
Hubelement 28 an einem vorgegebenen ersten Ort fest positioniert.
Beispielsweise ist bei der gezeigten Ausführungsform das Element 28 am
Eingang jeder Station, die eine Höhenänderung erfordert, positioniert.
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Jeder
Teileträger 14 umfasst
einen Rahmen 30 und eine Arbeitsplattform 32.
Wenigstens ein Teil der Teileträger 14 umfasst
ferner einen bezüglich
des Rahmens 30 vertikal verschiebbaren Tisch 34 (2).
Der Tisch 34 ist zwischen der gewünschten Arbeitshöhe und einer
Ausgangs- bzw. Ruhestellung verschiebbar (vergleiche 3 und 5).
Somit umfasst jeder Hub-Teileträger 14 ferner
eine modifizierbare Vorrichtung 36, die in den Tisch 34 und
die Teileträger-Plattform 32 integriert
ist. Die Vorrichtung 36 ist rekonfigurierbar, um so ihre
Höhe bezüglich des
Rahmens 30 zu ändern,
und in mehreren Last tragenden Konfigurationen verriegel- bzw. arretierbar.
Die Vorrichtung 36 weist einen hinreichenden Auslegungs-
und Kapazitätsbereich
bezüglich
der erwarteten zu hebenden Lasten auf. Außerdem umfasst jeder Hub-Teileträger 14 ferner
eine neuartige Vorrichtung 38, die ausgestaltet ist, um
das Element 28 mechanisch zu ergreifen, wenn der Teileträger 14 in
die Bearbeitungsstation 16 eintritt.
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Die
Vorrichtung 38 und das Element 28 sind bezüglich des
Teileträgers 14 und
der Station 16 zusammenwirkend positioniert und ausgestaltet,
um den Hubmechanismus während
einer ersten Eingriffsperiode anzutreiben. Dazu ist die Vorrichtung 38 mit
der Vorrichtung 36 gekoppelt und betreibbar, um die Konfiguration
zu ändern
und die Vorrichtung 36 dann in einer in einer neuen Konfiguration
zu arretieren. Stärker
bevorzugt sind die Vorrichtung 38 und das Element 28 zusammenwirkend
ausgestaltet, um die Verschiebung des Teileträgers 14 in eine Änderung
der Tischhöhe
mechanisch umzusetzen, wenn die beiden materiell in Eingriff sind.
Außerdem
sind die Vorrichtung 38 und das Element 28 so
ausgestaltet, dass sie während
der Umsetzung eine Hebelübersetzung
schaffen.
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Bei
einer Ausführungsform
weisen die Vorrichtung 38 und das Element 28 zusammenwirkend eine
texturierte Oberfläche 40 und
ein Reibrad 42 auf, das mit der Oberfläche 40 in Eingriff
gelangt und durch diese zum Drehen gebracht wird (6),
wenn der Teileträger 14 in
die Bearbeitungsstation 16 eintritt. Das Element 28 kann
eine hoch liegende texturierte Oberfläche aufweisen, die eine vorgegebene longitudinale
Länge und
ein erstes Ende 28a besitzt, das an einem gewünschten
Startpunkt innerhalb der Bearbeitungsstation positioniert ist, wie
in den 2 und 6 gezeigt ist. Die Oberfläche 40 weist
vorzugsweise die Rampe aufwärts
und abwärts
führende
Abschnitte 40a, b ab der Basisauflage auf, um einen allmählichen
Eingriff zu erleichtern. Wie in 6 gezeigt
ist, ragt das Reibrad 42 um eine Strecke d in den Raum 26 hinein.
Die Höhe
der Oberfläche 40 und
d sind zusammenwirkend so ausgestaltet, dass die Vorrichtung zu
Beginn mit der Aufwärtsrampe 40a in
Eingriff kommt und veranlasst, dass das Rad 42 unter Druck
mit der Oberfläche 40 in
Eingriff ist. Die Verschiebung des Teileträgers 14 wird durch
die Drehung des Rads 42 mechanisch in die Änderung
der Tischhöhe
umgesetzt, wobei zum Teil auf Grundlage des Radius des Rads 42 eine
Hebelübersetzung
erlangt wird. Bei dieser Konfiguration muss der kinetische Reibungskoeffizient
zwischen dem Rad 42 und der Oberfläche 40 wohlgemerkt
einen Mindestschwellenwert, der zum Gewicht des Gegenstands 12 proportional
ist, übersteigen,
damit kein Gleiten eintritt.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
stellen die Vorrichtung 38 und das Element 28 zusammenwirkend
ein Getriebe aus einer Zahnstange 44 und einem Ritzel 46,
das mit der Zahnstange 44 in Eingriff ist und durch diese
gedreht wird, dar. Ähnlich
wie bei dem Rad 42 und der Oberfläche 40 wird die Verschiebung
des Teileträgers 14 durch
die Drehung des Ritzels 46 in eine Hubkraft umgesetzt.
Die Länge
der Zahnstange 44 bestimmt die Höhenänderung; ein Eingriff des Arbeiters,
um die Höhe
zu ändern,
entfällt.
Bei dieser Konfiguration ist d vorzugsweise so gewählt, dass
allein die Zähne
des Ritzels 46 und der Zahnstange 44 miteinander
in Eingriff sind.
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Sowohl
bei der Zahnstangenkonfiguration als auch bei der Reibradkonfiguration
umfasst die Vorrichtung 38 ferner eine erste Querachse 48,
die an der Mitte des Rads 42 oder des Ritzels 46 angebracht
ist, und ein Getriebe 50, das ausgestaltet ist, um die
Rotationsenergie der ersten Querachse 48 auf eine Längswelle 52 zu übertragen.
Wie in den 6 und 7 gezeigt
ist, besitzen alle Dreh- und Rollpunkte einschließlich der
ersten Achsenunterstützung
vorzugsweise reibungsmindernde Lager 49 zugunsten einer
höheren
Leistungsfähigkeit.
Wie in 8 gezeigt ist, stellt die erste Achse eine quer
verlaufende Drehachse dar, während
die Längswelle 52 eine
zur Verschieberichtung parallele Achse definiert. Somit ist das
Getriebe 50 ausgestaltet, um die Rotationsenergie und die
Antriebskraft, die durch den Antrieb für Seitenschubvorrichtung 18 beigetragen
werden, umzulenken, wobei es antriebsmäßig gekoppelte Spiralkegelräder 54, 56 umfassen
kann (8 und 9).
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Die
Vorrichtung 38 kann so gestaltet sein, dass die Längswelle 52 mit
der Vorrichtung 36 verbunden ist und unmittelbar deren
Rekonfiguration veranlasst. Beispielsweise kann die Vorrichtung 36 durch
Zentralschnecke betätigt
sein, wobei eine Kugelumlaufspindel die Rotationsenergie der Längswelle 52 reibungsfrei
in die vertikale Verschiebung des Tischs 34 umsetzt. Alternativ
kann eine herkömmliche
Vorrichtung 36 des Akkordeon- oder Spiraltyps mit der Längswelle 52 verbunden
und durch diese angetrieben sein.
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Bei
der gezeigten Ausführungsform
ist die Längswelle 52 jedoch
vorzugsweise über
ein zweites Getriebe 60 mit einer zweiten Querachse 58 gekoppelt
(8 und 9). Um die Drehachse umzulenken,
umfasst das Getriebe 60 wie das Getriebe 50 wenigstens
ein erstes, 62, und ein zweites, 64, Zahnrad,
die orthogonal orientiert sind (9). Wo eine Untersetzung
der Drehverlagerung (und der sich daraus ergebenden Zunahme der
Ausgangskraft) erwünscht
ist, kann das Getriebe 60 ein herkömmliches Untersetzungsgetriebe
zuzüglich
einer auf den Eingang der Längswelle 52 einwirkenden
mechanischen Bremse sein. Um die Leistungsfähigkeit zu verbessern und das
Geräusch
zu reduzieren, wird vorzugsweise eine Schrägverzahnung verwendet. Wo eine größere Stufe
erwünscht
ist, stellt stärker
bevorzugt das Längswellenzahnrad 62 vorzugsweise
ein Schneckenrad dar, wie allgemein in 8 gezeigt
ist. Bei dieser Konfiguration verschafft die flache Steigungstiefe
des Schneckenrads 62 den zusätzlichen Vorteil, als Arretierungsmerkmal
zu dienen, da das Querachsenzahnrad 64 das Schneckengetriebe 62 nicht
reversierbar drehen kann. Folglich wirkt das Getriebe 60 ferner
als Bremse für
das Hubwerk, wenn sich der Teileträger 54 nicht verschiebt.
Demgemäß ist die
erste Querachse 48 über
die Getriebe 50 und 60 sowie die Längswelle 52 antriebsmäßig mit
der zweiten Querachse 58 gekoppelt.
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Bei
der gezeigten Ausführungsform
ist die rekonfigurierbare Teileträger-Vorrichtung 36 vom Typ, der
eine zusammenklappbare Schere definiert. Die Schere 36 ist
an einem obersten oder distalen Ende, das durch ein erstes, 66,
und ein zweites, 68, Paar paralleler Schenkel definiert
ist, mit dem Tisch 34 fest gekoppelt. Ähnlich ist die Schere 36 an
einem Plattform ende, das zum distalen Ende oder Tischende entgegengesetzt
ist, mit dem Rahmen 30 fest gekoppelt. Die Schenkelpaare 66, 68 kreuzen
sich und sind durch mehrere Querschienen so miteinander verbunden,
dass sie gleichförmig
verschoben werden. Wie in 2 gezeigt
ist, ist das erste und äußere Paar 66 an
seinem oberen Ende 66a oder in dessen Nähe durch eine Querschiene 70,
die mit dem Tisch 34 verschiebbar gekoppelt ist, verbunden.
Genauer bietet die Querschiene 70 kreisförmige Endglieder 76 dar, die
mit durch den Tisch 34 definierten Laufbahnen 78 in
Rolleingriff sind (10). Die Laufbahnen 78 sind longitudinal
ausgestaltet, um einen vollen Bewegungsbereich zwischen einer Ruhe-
bzw. Ausgangsposition des Tischs und einer gewünschten Arbeitshöhenposition
des Tischs zu ermöglichen,
und quer ausgestaltet, um nur einen einzigen Freiheitsgrad zu verschaffen.
Das zweite und innere Schenkelpaar 68 ist an seinen untersten
Enden 68a oder in deren Nähe durch eine unterste Querschiene 72 verbunden,
die ähnlich
wie die Querschiene 70 verschiebbar mit dem Teileträgerrahmen 30 gekoppelt
ist (2).
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Die
Schenkel 66, 68 können ferner an ihren longitudinalen
Mitten durch eine Hauptquerschiene 74 verbunden sein (2).
Stärker
bevorzugt sind jedoch anstelle der Querschiene 74 zwei
Stiftverbindungen 74a vorgesehen (11). Das
entgegengesetzte Ende des ersten Schenkelpaars 66 ist an
der zweiten Querachse 58 oder in deren Nähe verschiebbar
fixiert, jedoch drehbar mit dem Rahmen 30 gekoppelt, während das
entgegengesetzte Ende des zweiten Paars 68 verschiebbar
fixiert, jedoch drehbar mit dem Tisch 34 gekoppelt ist.
Die Konfiguration der Scherenvorrichtung 36 lässt zu,
dass sie zusammenklappt, wenn veranlasst wird, dass sich die verschiebbaren
Schenkelenden 68a in der Nähe der Plattform 32 nach
außen
von der Vorrichtung 38 weg bewegen, und sich hebt, wenn
veranlasst wird, dass sich jene nach innen bewegen. Wenn die Vorrichtung 36 zusammenklappt
oder sich hebt, ändert
sich die Tischhöhe.
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Die
Vorrichtung 38 ist mit der Vorrichtung 36 antriebsmäßig gekoppelt
und betreibbar, um zu veranlassen, dass jene zusammenklappt oder
sich hebt. Dazu umfasst bei der gezeigten Ausführungsform die Vorrichtung 38 wenigstens
ein Band 80, das an der zweiten Querachse 58 und
der Vorrichtung 36 fest angebracht ist. Hierbei definiert
die unterste Querschiene 72 eine zur Vorrichtung gewandte
Oberfläche 72a und
eine rückwärts gewandte
Oberfläche 72b,
wobei das Band 80 unter der Querschiene 72 hindurch
verläuft
und so orientiert ist, dass es die rückwärtige Oberfläche 72b überzieht (3–5),
bevor er an die Vorrichtung 26 anschließt. Das Band 80 ist
an einem Querglied über der
Querschiene 72 mit der Vorrichtung 36 verbunden.
Demgemäß wird bei
dieser Konfiguration dann, wenn die Querachse 58 gedreht
wird, um so zu veranlassen, dass sich das Band 80 um seine
Achse aufwickelt und sich die verbindende Bandlänge verkürzt (9), durch
die durch das Band 80 auf die rückwärtige Oberfläche 72b ausgeübte Kraft
veranlasst, dass sich die untere Querschiene 72 zur Vorrichtung
hin bewegt.
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Stärker bevorzugt
ist das Band 80 an einem schwebenden Querglied 82 (3–5, 10 und 11)
drehbar mit der Vorrichtung 36 verbunden. Wie in 10 am
besten gezeigt ist, weist das Glied 82 eine seitliche Weite
auf, die größer als
der Abstand der inneren Schenkel 68 und gleich dem Abstand
der äußeren Schenkel 66 ist,
wobei es an der Vorrichtungsseite der Schenkel 66, 68 positioniert
ist, so das das gespannte Band 80 eine Haltekraft zwischen
dem Glied 82 und den Schenkeln 66 ausübt, die
das Halten des Glieds 82 in einer im Allgemeinen festen
vertikalen Höhe
bewirkt. In der gewünschten Arbeitshöhe verläuft die
Höhe des
Glieds 82 vorzugsweise längs der vertikalen Mittellinie
der Scherenvorrichtung 36, wie in 5 gezeigt
ist. Das Glied 82 definiert kreisförmige Endkappen 84,
die während
des Hebens mit den äußeren Schenkeln 66 drehbar
in Eingriff sind. Stärker
bevorzugt definieren in der Nähe
der vertikalen Mittellinie die äußeren Schenkel 66 ferner
parabolische Nockenabschnitte 86, die während des Anhebens mit den
Kappen 84 in Eingriff sind. Die Nockenabschnitte 86 sind
so gestaltet, dass die vertikale Höhe des Glieds 82 während eines
anfänglichen
Abschnitts eines Ereignisses zusammenklappender Schere im Allgemeinen
konstant gehalten wird. Diese Konfiguration schafft wohlgemerkt
ein stärker
abstufbares Lasttragprofil, indem die lineare Beziehung zwischen
der konstanten Verschiebeantriebskraft und der Spannung im Band 80 aufrechterhalten
wird.
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Stärker bevorzugt
definiert das schwebende Glied 82 ferner gegenüberliegende
radial konkave Abschnitt 88, wobei die Vorrichtung 36 erste
und zweite zylindrische Rohrabschnitte 90 umfasst, die an
den inneren Oberflächen 86b der
inneren Schenkel 68 fest angebracht sind (10).
Die Rohrabschnitte 90 können
beispielsweise durch eine rückseitige
Unterstützung 92 fest
an den Schenkeln 68 angebracht sein, wie in 11 gezeigt
ist. Die konkaven Abschnitte 88 sind ausgestaltet, um sich
mit den Rohrabschnitten 90 zu paaren und mit diesen in
Rolleingriff zu gelangen, wenn das schwebende Glied die Vorrichtung 36 hoch
verschoben wird, und sind daher mit dem Rest des Glieds 82 drehbar
gekoppelt. Somit sind die Abschnitte 88 um eine Strecke,
die gleich der Weite der Schenkel 68 ist, von den Endkappen 84 beabstandet.
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Das
Band 80 ist so am Glied 82 befestigt, dass eine
sichere Verbindung gewährleistet
ist, deren Zugbelastungs-Ausfallfestigkeit nicht geringer als jene
des Bands 80 ist. Bei der gezeigten Ausführungsform
ist beispielsweise ein U-förmiger
Bügel 94 vorgesehen,
um das Band 80 mit dem Glied 82 fest zu verbinden
(11). Der Bügel 94 umfasst
Klemmplatten 96, 98, die dazu gebracht werden,
einen dazwischen gelegten distalen Bandendabschnitt einzupressen.
Mehrere Befestigungen 100 halten zusammen wirkend die Platten 96, 98 fest
und üben
eine Haltekraft auf das Band 80 aus. Vor der Einfügung zwischen
die Platten 96, 98 nimmt ein Stab bzw. Riegel 102 das
Band auf. Schließlich
umfasst der Bügel 94 ferner
noch eine Befestigung 104 zum Halten des Bügel- und
Bandendes in einer festen Position bezüglich des schwebenden Glieds 82.
Wie gezeigt ist, kann die Befestigung 104 einen Hauptbolzen
aufweisen, der durch Einschrauben in einem durch das Glied 82 definierten
Gewindeloch aufnehmbar ist. Durch den Bolzen, sobald dieser eingesetzt
ist, ist eine Gegenmutter 106, die dazu dient, den Bügel 94 an
Ort und Stelle zu halten, durch Aufschrauben aufnehmbar.
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Wie
ebenfalls in 11 gezeigt ist, umfasst die
bevorzugte Vorrichtung 36 ferner winklige Streben 108,
die in der Nähe
gegenüberliegender
Enden des schwebenden Glieds 82 und der rollenden konkaven
Abschnitte 88 fest angebracht sind. Die Streben 108 sind
ausgestaltet, um das schwebende Glied 82 zusätzlich in
der Nähe
des Rohrabschnitts 90 in einem festen Zustand zu halten.
Wohlgemerkt sind die Streben 108 nicht fest an den Rohrabschnitten 90 angebracht,
damit sich das Glied 82 longitudinal längs der Abschnitte 90 verschieben
kann.
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Wohlgemerkt
besteht das Band 80 aus Material mit einer Zugfestigkeit,
die nicht kleiner als die maximale erwartete zu hebende Last ist.
Stärker
bevorzugt ist das Band 80 aus Material mit einer Zugfestigkeit,
die größer als
das Zweifache der maximalen Last ist, gebildet. Wo beispielsweise
die Gegenstände 12 Fahrzeugrahmen
sind, die erwartete Gewichte von nicht mehr als 2000 Pfund (d. h.
8900 Newton) aufweisen, ist das Band 80 vorzugsweise aus
einem Verbundstahl-Bandmaterial mit einer nominellen Bandzugfestigkeit
von 4000 Pfund/Fuß gebildet.
Last tragende und antreibende Glieder der Vorrichtung 38 wie
etwa die Achsen, die Welle und die Zahnräder 48–64 sowie
die Scherenvorrichtung der Vorrichtung 36 sind vorzugsweise
aus hochfestem Stahl gebildet.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist zwecks Redundanz ein zweites identisches Band 110 vorgesehen,
das ähnlich
mit der zweiten Querachse 58 und dem schwebenden Glied 82 verbunden ist,
wie in der gesamten dargestellten Ausführungsform gezeigt ist. Alternativ
kann zusätzlich
zu den Bändern 80, 110 oder
an stelle dieser wohlgemerkt eine Kette oder ein verstärktes Seil
verwendet werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das bevorzugte System 10 ein zweites Bearbeitungsstations-Hubelement 112,
das positioniert und ausgestaltet ist, um während einer zweiten Eingriffsperiode
nach der ersten automatisch mit der Vorrichtung 38 in Eingriff
zu gelangen. Das zweite Element 112 und die Vorrichtung 38 sind
zusammenwirkend ausgestaltet, um die Vorrichtung 36 zu
rekonfigurieren, um so die Tischhöhe wieder zu ändern und
stärker
bevorzugt den Tisch 34 in seine Ausgangsposition zurückzuführen. Das
heißt,
dass das erste, 28, und das zweite, 112, Hubelement
so gestaffelt sind, dass der Gegenstand 12, sobald er in
die gewünschte
Höhe angehoben
worden ist, die Aufgabe erfüllt worden
ist und die Teileträgerverschiebung
erneut begonnen worden ist, vor dem Verlassen der Bearbeitungsstation 16 in
eine sicherere Verfahrposition abgesenkt wird.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
weist das zweite Element 112 eine zweite langgestreckte Zahnstange
(oder texturierte Oberfläche)
auf. Die Vorrichtung 38 umfasst ein zweites Ritzel (oder
Reibrad) 114, das vom ersten, 46, beabstandet
ist, so dass sie sich auf entgegengesetzten Seiten der Längswelle 52 befinden.
Das zweite Ritzel 114 ist mit der ersten Querachse 48 fest
verbunden, um so das Getriebe 50 weiter anzutreiben. Bei dieser
Konfiguration umfasst das Getriebe 50 ein drittes Kegelrad 116,
wie in den 8 und 9 gezeigt
ist. Als Folge der diametral entgegengesetzten Positionierung der Ritzel 46, 114 wird
an der Längswelle 52 in
Abhängigkeit
davon, welches Ritzel in Eingriff genommen ist, eine ausgewählte Drehrichtung
erzeugt. Die zweite Achse 58 dreht sich im Uhrzeigersinn
oder entgegen dem Uhrzeigersinn, um die Bänder 80, 110 auf Grundlage
der ausgewählten
Richtung aufzuwickeln oder abzuwickeln (vergleiche 8 und 9).
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
gelangt eine irreversible Arretierung 118 mit der Längswelle 52 in
Eingriff, wobei sie dazu dient, zu verhindern, dass sich die Längswelle
in der nicht ausgewählten
Richtung dreht. Beispielsweise kann die irreversible Arretierung 118 von
jenem Typ sein, der herkömmlicherweise
dazu verwendet wird, Einstellmechanismen automatisch zu arretieren.
Wohlgemerkt ermöglicht
die Arretierung 118 ein Antreiben der Längswelle 52 ohne Behinderung
in beiden Drehrichtungen, wobei eine Arretierungswirkung ausgeübt wird,
um zu verhindern, dass irgendein Drehmoment in einer der beiden
Richtungen entgegenwirkt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform kann
eine Rutschkupplung 120 die Längswelle 52 umfassen.
Die Rutschkupplung 120 dient dazu, zu verhindern, dass
die Längswelle 42 und
daher das System 10 durch Last übermäßig beansprucht werden. Die
Kupplung 120 ist ausgestaltet, auszusetzen (oder ”zu rutschen”), wenn
die Last einen vorgegebenen maximalen Schwellenwert, der auf der
erwarteten Last und der Zugfestigkeit des Bands 80 basiert, überschreitet.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform kann
die Vorrichtung 38 ferner ein vorzugsweise zum ersten Ritzel 46 benachbartes
begleitendes Zahnrad 122 umfassen, wobei das System 10 eine
Rollenkette 124 umfasst, die so orientiert und gestaltet
ist, dass sie während
der Verschiebung mit dem begleitenden Zahnrad 122 in Eingriff
gelangt (7). Das begleitende Zahnrad 122 und
die Kette 124 sind zusammenwirkend ausgestaltet, um den
Teileträger 14, wenn
er sich verschiebt, so zu führen,
dass das Ritzel 46 auf die Zahnstange 44 der sich
nähernden
Station 16 ausgerichtet ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform kann
das System ferner ein Fallsicherungsglied 126 umfassen,
um ein unabsichtliches Scherenzusammenklappen zu verhindern. Wie
in 11 gezeigt ist, kann beispielsweise ein pneumatischer
Zylinder 126 zwischen den Tisch 34 und die Vorrichtung 36 gesetzt
sein. Der Zylinder 126 ist ausgestaltet, um eine der Richtung
des Zusammenklappens entgegenwirkende Kraft auszuüben, so
dass während
eines Fehlerereignisses der Zylinder als Sicherungshaltemechanismus
oder Verzögerer
dient. Alternativ könnte auch
ein sägezahnförmiger Stab
(nicht gezeigt), der mit einem oder mehreren der Zahnräder in Eingriff gelangt,
als Fallsicherungs- oder Arretierungsmechanismus dienen.
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Schließlich noch
ist bei einer bevorzugten Ausführungsform
das Element 28 einstellbar, um so die Größe der Änderung
der Tischhöhe
innerhalb einer Bearbeitungsstation 16 zu modifizieren.
Beispielsweise kann das Element 28 mehrere entfernbar miteinander
verbundene Segmente 128 gleicher oder unterschiedlicher
Länge umfassen,
wobei jedes Segment 128 entfernt werden kann oder neue
Segmente hinzugefügt
werden können,
um die Gesamtlänge
des Elements 28 zu verändern
(12a). Die Segmente 128 sind, sobald sie
hinzugefügt
werden, fest angebracht, um unabsichtliche Verdrängung, Falschausrichtung, Lücken oder
Abgleiten zu verhindern. Alternativ kann das Element 28 eine
integrale Struktur aufweisen, die rekonfigurierbar ist, um so die Eingriffslänge zu ändern. Bei spielsweise
kann das Element 28 eine Seite eines Polygons 130,
das Seiten unterschiedlicher Länge
besitzt, darstellen, wobei das Polygon 130 im Raum 26 in
eine von mehreren Orientierungen, die zu einem Eingriff zwischen
der Vorrichtung 38 und einer betreffenden Seite führen, drehbar
ist. Das Polygon 130, sobald es wie erwünscht orientiert ist, wird
durch einen Arretierungsmechanismus wie beispielsweise einen Stab
bzw. Riegel 132 und Hülsen 134,
wie in 12b gezeigt ist, sicher festgehalten.
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Wohlgemerkt
sind von gewöhnlichen
Fachleuten, ohne übermäßig experimentieren
zu müssen, sogleich
geeignete Ausführungen
und Modelle von Antriebsmechanismuskomponenten und unveränderten
Teileträgerbauteilen
bestimmbar, die als solche hier nicht näher beschrieben worden sind.
Die oben beschriebenen bevorzugten Formen der Erfindung sind ausschließlich als
Veranschaulichung zu verwenden und sollten beim Interpretieren des
Umfangs der vorliegenden Erfindung nicht in einschränkendem
Sinn verwendet werden. Von Fachleuten könnten ohne weiteres offensichtliche
Abänderungen an
den beispielhaften Ausführungsformen
und Funktionsweisen, wie sie hier dargelegt sind, vorgenommen werden,
ohne vom Leitgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die
Erfinder geben hiermit ihre Absicht kund, sich beim Bestimmen und
Veranschlagen des angemessen fairen Umfangs der vorliegenden Erfindung
auf den Grundsatz der Äquivalente
zu berufen, der sich auf jede Vorrichtung, jede Anordnung oder jedes
Verfahren bezieht, die stofflich nicht vom eigentlichen Umfang der
Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist, abweichen.