DE102010056036A1

DE102010056036A1 - Anschlagmodul zum positionsgenauen Anhalten eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102010056036A1
Application number: DE102010056036A
Authority: DE
Inventors: Michael Schweizer; Peter Häfner
Original assignee: Woerner Automatisierungstechnik GmbH
Current assignee: Woerner Automatisierungstechnik GmbH
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-06-21

Abstract

Anschlagmodul zum positionsgenauen Anhalten eines Werkstücks (16), das auf einer Transportstrecke (12) mit einer definierten Transportrichtung (19) bewegt wird, mit einem Grundkörper (26), der eine Montageposition im Bereich der Transportstrecke (12) definiert, mit einem Anschlag (28), der an dem Grundkörper (26) beweglich gelagert ist, wobei der Anschlag (28) in einer ersten Richtung (46) beweglich ist, die in der Montageposition im Wesentlichen parallel zu der Transportrichtung (19) liegt, und wobei der Anschlag (28) in einer zweiten Richtung (72) beweglich ist, die in der Montageposition quer zu der Transportrichtung (19) verläuft, mit einem ersten Aktor (62), der dazu ausgebildet ist, den Anschlag (28) in der zweiten Richtung (72) zu bewegen, um den Anschlag (28) wahlweise in die Transportstrecke (12) hineinragen zu lassen oder aus der Transportstrecke (12) zurückzuziehen, und mit einem Bremselement, das dazu ausgebildet ist, den Anschlag (28) bei einer Arbeitsbewegung (46) in der ersten Richtung abzubremsen, wobei das Bremselement eine...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anschlagmodul zum positionsgenauen Anhalten eines Werkstücks, das auf einer Transportstrecke mit einer definierten Transportrichtung bewegt wird, mit einem Grundkörper, der eine Montageposition im Bereich der Transportstrecke definiert, mit einem Anschlag, der an dem Grundkörper beweglich gelagert ist, wobei der Anschlag in einer ersten Richtung beweglich ist, die in der Montageposition im Wesentlichen parallel zu der Transportrichtung liegt, und wobei der Anschlag in einer zweiten Richtung beweglich ist, die in der Montageposition quer zu der Transportrichtung verläuft, mit einem ersten Aktor, der dazu ausgebildet ist, den Anschlag in der zweiten Richtung zu bewegen, um den Anschlag wahlweise in die Transportstrecke hineinragen zu lassen oder aus der Transportstrecke zurückzuziehen, und mit einem Bremselement, das dazu ausgebildet ist, den Anschlag bei einer Arbeitsbewegung in der ersten Richtung abzubremsen, wobei das Bremselement eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem mit dem Anschlag gekoppelten Kolben beinhaltet, der beweglich in einem Zylinder gelagert ist.
Ein solches Anschlagmodul ist beispielsweise aus EP 0 484 648 A1 bekannt.
Solche Anschlagmodule werden in der Praxis zum Teil auch als Vereinzeler bezeichnet. Sie dienen dazu, einzelne Werkstücke mit Hilfe der Transportstrecke an einer Bearbeitungsstation zu positionieren und/oder aus einer Gruppe oder Ansammlung von Werkstücken zu isolieren. Die Transportstrecke kann beispielsweise ein Förderband sein, auf dem die Werkstücke in der definierten Transportrichtung bewegt werden. Vor einer Bearbeitungsstation müssen die Werkstücke abgebremst und häufig möglichst exakt positioniert werden, um eine Bearbeitung zu ermöglichen. Nach der Bearbeitung werden die Werkstücke in der Regel mit dem Förderband weitertransportiert, beispielsweise zu einer zweiten Bearbeitungsstation. Ein praktisches Beispiel ist das Abfüllen von Gläsern oder Flaschen und das nachfolgende Verschließen der Gläser oder Flaschen an mehreren Bearbeitungsstationen, die von den Gläsern oder Flaschen der Reihe nach durchlaufen werden. Die Gläser oder Flaschen können jeweils auf einem Werkstückträger angeordnet sein, der auf einem Transportband oder über einen anderen Zugmechanismus in der definierten Transportrichtung bewegt wird. Mit Hilfe des Anschlages kann das Anschlagmodul den Werkstückträger abbremsen und festhalten, während das Transportband unter dem Werkstückträger weiterläuft. Sobald die Bearbeitung erfolgt ist, wird der Anschlag aus der Transportstrecke zurückgezogen, d. h. die Transportstrecke wird wieder freigegeben. und der Werkstückträger und das Werkstück werden zur nächsten Bearbeitungsstation befördert.
Es ist leicht einzusehen, dass ein solches Anschlagmodul je nach Art und Gewicht der Werkstücke unterschiedliche Anforderungen erfüllen muss. Bei der Abfüllung von Gläsern oder Flaschen ist es beispielsweise wünschenswert, dass die Werkstücke sanft abgebremst werden, um ein Umkippen, eine Beschädigung und/oder ein Überschwappen einer abgefüllten Flüssigkeit zu vermeiden. Ein zu vorsichtiges Abbremsen kann andererseits den Durchsatz und die Produktivität beeinträchtigen. Darüber hinaus hängt der Bremsweg eines Werkstücks von der Transportgeschwindigkeit und dem Werkstückgewicht ab, die von Anwendung zu Anwendung variieren können. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, ein Anschlagmodul zu haben, dessen Bremsmoment variabel einstellbar ist.
Die eingangs genannte EP 0 484 648 A1 beschreibt ein solches Anschlagmodul. Das bekannte Modul besitzt eine Kolben-Zylinder-Anordnung, wobei der Zylinderinnenraum mit Luft gefüllt ist. Sobald ein Werkstück oder Werkstückträger gegen den Anschlag stößt, wird ein Kolben in dem Zylinder von einer Anfangsposition in eine Endposition bewegt. Dabei verdrängt der Kolben Luft aus dem Zylinderinnenraum. Die Luft entweicht durch ein Drosselelement und einen Schalldämpfer und gelangt so in die Umgebung. Durch Austausch des Drosselelements kann das Bremsmoment des bekannten Anschlagmoduls verändert werden. Mit Hilfe eines so genannten Drosseldorns, der einen zum Kolben hin zunehmenden Querschnitt besitzt, kann die Entlüftungsöffnung des Zylinders darüber hinaus mit der Kolbenbewegung verkleinert werden, so dass die Bremswirkung zum Ende des Kolbenhubs zunimmt. Die Anpassung des Bremsmoments an unterschiedliche Werkstückgewichte erfordert allerdings stets einen mechanischen Eingriff, was bei einer großen Anzahl von Anschlagmodulen in einer Anlage aufwendig sein kann.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Anschlagmoduls ist die Luftmenge, die bei jedem Bremsvorgang aus dem Zylinder austritt. Die austretende Luft verursacht einerseits Geräusche. Andererseits werden Partikel in der Umgebung des Anschlagmoduls durch die aus dem Zylinder strömende Luft aufgewirbelt und/oder umgewälzt. Dies ist nachteilig, wenn das bekannte Anschlagmodul in Reinräumen eingesetzt werden soll, etwa bei der Verarbeitung von empfindlichen Lebensmitteln und/oder im Bereich der Halbleiterindustrie.
EP 1 777 177 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Anschlagmodul mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung zum Abbremsen des Anschlags und mit einem elektromotorischen Aktor, der den Anschlag wahlweise in der zweiten Richtung bewegt, um ein Werkstück anzuhalten oder die Transportstrecke freizugeben. Zur Rückstellung des Kolbens in dem Zylinder wird entweder ein zweiter elektromotorischer Antrieb oder ein Druckspeicher verwendet, der durch die Abwärtsbewegung des Anschlags beim Freigeben der Transportstrecke mit Luft gefüllt wird. Dieses bekannte Anschlagmodul kommt daher ohne Druckluftanschlüsse aus. Allerdings wird auch hier eine nicht unerhebliche Luftmenge umgewälzt, was für Anwendungen in Reinräumen problematisch sein kann. Eine Feinjustierung der Bremswirkung ist mit Stellschrauben möglich, die den Querschnitt des Entlüftungskanals wahlweise verengen oder erweitern.
Weitere Anschlagmodule dieser Art sind aus EP 1 902 981 A1 und EP 1 902 982 A1 bekannt. Auch hier kommt eine luftgefüllte Kolben-Zylinder-Anordnung als Bremselement zum Einsatz.
Darüber hinaus ist es bekannt, gattungsgemäße Anschlagmodule mit Reibungsbremsen oder mit hydraulischen Dämpfern zu realisieren. DE 36 29 914 C1 offenbart ein Anschlagmodul mit einer Reibungsbremse, wobei die Reibungskraft mit Hilfe eines Aktors verändert werden kann. Aus einem Prospekt der Firma Weforma mit Sitz in 52224 Stolberg, Deutschland, ist ein Anschlagmodul mit einer einstellbaren hydraulischen Dämpfung unter der Typenbezeichnung WPS 320/500 bekannt.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Anschlagmodul anzugeben, das an verschiedene Werkstückgewichte einfach angepasst werden kann und somit ein positionsgenaues Anhalten von verschiedenen Werkstücken ermöglicht. Vorzugsweise soll das neue Anschlagmodul darüber hinaus für Reinraumanwendungen geeignet sein.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Anschlagmodul der eingangs genannten Art gelöst, wobei der Zylinder mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, deren Viskosität variabel einstellbar ist, und wobei das Bremselement einen zweiten Aktor aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Viskosität der Flüssigkeit gezielt zu verändern.
Das neue Anschlagmodul verwendet somit eine Flüssigkeit in der Kolben-Zylinder-Anordnung, um ein Bremsmoment zum Abbremsen des Anschlags zu erzeugen. Im Gegensatz zu bekannten hydraulischen Anschlagmodulen besitzt die Flüssigkeit jedoch eine Viskosität, die über einen Aktor gezielt veränderbar ist. In bevorzugten Ausgestaltungen ist die Flüssigkeit eine magnetorheologische Flüssigkeit und/oder eine elektrorheologische Flüssigkeit, d. h. die Viskosität der verwendeten Flüssigkeit kann über ein von außen an die Flüssigkeit angelegtes Magnetfeld und/oder durch ein von außen an die Flüssigkeit angelegtes elektrisches Feld variiert werden. Mit Hilfe einer solchen Flüssigkeit ist es möglich, den Widerstand, den der Kolben bei einer Bewegung in dem Zylinder erfährt, zu variieren. Damit kann das Bremsmoment über ein Steuersignal variabel eingestellt werden. Eine hohe Viskosität bedeutet, dass die Flüssigkeit in dem Zylinder zähflüssig ist. Das Bremselement erzeugt in diesem Fall einen hohen Widerstand gegen die Kolbenbewegung. Das Bremsmoment bzw. die Bremskraft ist dementsprechend hoch. Wird die Viskosität der Flüssigkeit niedrig gewählt, ist der Widerstand, den der Kolben überwinden muss, gering. Folglich ist das Bremsmoment reduziert. Der Anschlag kann sich leichter bewegen und somit auch ein sehr leichtes Werkstück sanft abbremsen.
Das neue Anschlagmodul besitzt den Vorteil, dass die Bremskraft des Bremselements über ein – vorzugsweise elektrisches – Steuersignal flexibel und individuell eingestellt werden kann. Daher kann das neue Anschlagmodul sehr einfach an verschiedene Werkstückgewichte angepasst werden. Des Weiteren kann das Bremsmoment des neuen Anschlagmoduls sogar im Betrieb variiert werden, was ein sehr positionsgenaues Anhalten von Werkstücken ermöglicht.
Darüber hinaus kann das neue Anschlagmodul mit einer sehr geringen Umwälzung der Umgebungsluft realisiert werden. Im Idealfall kann der Anschlag des neuen Anschlagmoduls ohne Umwälzung von Umgebungsluft ein- und ausgefahren werden, da das neue Anschlagmodul die Luft nicht als Dämpfungsmedium benötigt. Damit eignet sich das neue Anschlagmodul sehr gut für Reinräume im Bereich der Lebensmittel- und/oder Halbleiterindustrie.
Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Aktor dazu eingerichtet, die Viskosität der Flüssigkeit im Verlauf der Arbeitsbewegung zu verändern.
In dieser Ausgestaltung ist das neue Anschlagmodul mit einer Steuereinheit gekoppelt, die in einigen Ausführungsbeispielen in dem Modul integriert sein kann. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit räumlich getrennt von dem Anschlagmodul angeordnet sein. Der Anschlag (und folglich auch der Kolben in der Kolben-Zylinder-Anordnung) besitzt eine Anfangsposition und eine Endposition, wobei die Anfangsposition den Beginn der Arbeitsbewegung beim Anhalten eines Werkstücks und die Endposition das Ende der Arbeitsbewegung definiert. Der zweite Aktor ist dazu ausgebildet, die Viskosität der Flüssigkeit zu verändern, während sich der Anschlag und der Kolben von der Anfangs- zu der Endposition bewegen. Die Ausgestaltung ermöglicht eine individuell einstellbare Bremsrampe, d. h. eine Änderung der Bremskraft über den Bewegungshub des Anschlages. Damit ermöglicht diese Ausgestaltung eine sehr exakte Positionierung eines Werkstücks.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der zweite Aktor dazu eingerichtet, die Viskosität der Flüssigkeit im Verlauf der Arbeitsbewegung zu erhöhen.
In dieser Ausgestaltung ist die Viskosität an der Endposition des Anschlags höher als an der Anfangsposition. Vorzugsweise nimmt die Flüssigkeit an der Endposition ihre maximale Viskosität an. In einigen Ausführungsbeispielen ist der zweite Aktor dazu eingerichtet, die Viskosität der Flüssigkeit so stark zu erhöhen, dass die Flüssigkeit an der Endposition des Anschlags nahezu ein Feststoffverhalten aufweist. Die Ausgestaltung ermöglicht ein sehr sanftes Abbremsen eines Werkstücks und eine sehr stabile Positionierung des Werkstücks an der gewünschten Anhalteposition.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der zweite Aktor dazu eingerichtet, die Viskosität der Flüssigkeit im Verlauf der Arbeitsbewegung monoton zu erhöhen.
In dieser Ausgestaltung sorgt der zweite Aktor für ein stets zunehmendes oder zumindest gleichbleibendes Bremsmoment. Die Ausgestaltung ermöglicht ein sehr sanftes Abbremsen eines Werkstücks mit geringen Lastwechseln und Vibrationen.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt das neue Anschlagmodul einen Positionssensor, der dazu ausgebildet ist, eine Momentanposition des Anschlags zu bestimmen, wobei der zweite Aktor dazu eingerichtet ist, die Viskosität der Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Momentanposition zu verändern.
In dieser Ausgestaltung besitzt das neue Anschlagmodul die Fähigkeit, die Position des Werkstücks über die Einstellung der Viskosität der Flüssigkeit zu regeln. Eine Reduzierung der Viskosität macht es möglich, dass das Werkstück mit Hilfe der Transportstrecke wieder beschleunigt wird, so dass beispielsweise ein zu starker anfänglicher Bremsvorgang ausgeglichen werden kann. In dieser Ausgestaltung ist das Anschlagmodul in der Lage, auf verschiedene Werkstückgewichte individuell zu reagieren, wobei letztlich eine Positionsregelung unabhängig von Störgrößen aufgrund unterschiedlicher Werkstückgewichte erreicht wird.
In einer weiteren Ausgestaltung bewegt der erste Aktor den Anschlag von einer Sperrposition in eine Freigabeposition, wobei der Anschlag in der Sperrposition in die Transportstrecke hineinragt und in der Freigabeposition aus der Transportstrecke zurückgezogen ist, und wobei der zweite Aktor dazu eingerichtet ist, die Viskosität der Flüssigkeit zu reduzieren, wenn der erste Aktor den Anschlag in die Freigabeposition bewegt.
Vorzugsweise reduziert der zweite Aktor die Viskosität der Flüssigkeit auf einen Minimalwert, wenn der erste Aktor den Anschlag in die Freigabeposition bewegt. Des weiteren ist es bevorzugt, wenn der zweite Aktor die Viskosität der Flüssigkeit reduziert, sobald der erste Aktor den Anschlag zurückzieht. Es ist jedoch auch möglich, dass der erste und der zweite Aktor derart miteinander gekoppelt sind, dass der zweite Aktor die Viskosität erst auf eine definierte Soll-Viskosität reduziert, nachdem der erste Aktor den Anschlag bereits bewegt hat. Die Ausgestaltungen besitzen den Vorteil, dass der Anschlag mit einer geringeren Kraft in die Freigabeposition zurückbewegt werden kann. Darüber hinaus steht der Anschlag schnell wieder für einen erneuten Bremsvorgang mit einer definierten Bremsrampe zur Verfügung.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Zylinder eine Zylinderinnenwand auf, die von dem Kolben beabstandet ist, so dass zwischen Kolben und Zylinderinnenwand ein Freiraum verbleibt.
In bevorzugten Varianten dieser Ausgestaltung ist der Freiraum ein um den Kolben herumlaufender Ringspalt. Der Kolben läuft in diesen Fällen ohne direkten Kontakt mit der Zylinderinnenwand. In anderen Varianten kann der Freiraum jedoch abschnittsweise vorgesehen sein, d. h. der Kolben liegt nur über einzelne Stege oder Zapfen an der Zylinderinnenwand an.
Das Anschlagmodul besitzt in dieser Ausgestaltung den Vorteil, dass die Reibung des Kolbens an der Zylinderinnenwand auch bei hoher Viskosität der Flüssigkeit gering ist. Die Bremswirkung des Bremselements resultiert bei dem neuen Anschlagmodul im wesentlich aus dem Widerstand, den die Flüssigkeit der Kolbenbewegung entgegensetzt. Verschleiß aufgrund einer Kontaktreibung zwischen Kolben und Zylinderinnenwand ist unerwünscht und aufgrund dieser Ausgestaltung minimiert. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft bei Verwendung einer magnetorheologischen Flüssigkeit, die in der Regel magnetisierbare Partikel enthält, die bei einer dichtenden Anlage zwischen Kolben und Zylinderinnenwand zu hoher Abrasion führen können. Darüber hinaus ist die dichtungslose Lagerung des Kolbens in dem Zylinder auch bei Verwendung anderer variabel-viskoser Flüssigkeiten von Vorteil, um die Bremswirkung im wesentlichen über die Viskosität der verwendeten Flüssigkeit einstellen zu können.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Kolben Durchgangslöcher auf, durch die die Flüssigkeit bei einer Kolbenbewegung hindurchtritt.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine variable Grunddämpfung des Bremselements durch geeignete Auswahl der Lochanzahl und -größe. Die Ausgestaltung ermöglicht so eine kostengünstige Herstellung von Anschlagmodulen, die einen sehr großen Anwendungsbereich abdecken können. Andererseits besitzt diese Ausgestaltung den Vorteil, dass das die Variation des Bremsmoments während der Arbeitsbewegung sehr fein durch Einstellen der Viskosität der Flüssigkeit dosiert werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Flüssigkeit eine magnetorheologische Flüssigkeit.
Die Verwendung derartiger Flüssigkeiten ist vor allem von adaptiven Schwingungsdämpfern in Kraftfahrzeugen bekannt. Geeignete magnetorheologische Flüssigkeiten werden beispielsweise von der deutschen Firma BASF unter der Bezeichnung Basonetic^® angeboten (vgl. www.basonetic.com). Magnetorheologische Flüssigkeiten beinhalten in der Regel eine hohe Anzahl magnetisierbarer Partikel, die in der Flüssigkeit suspensiert sind. Die Partikel können mit Hilfe eines von außen angelegten Magnetfeldes ausgerichtet werden, wodurch die Viskosität der Flüssigkeit erhöht wird. Magnetorheologische Flüssigkeiten ermöglichen sehr hohe Bremsmomente. Daher ist diese Ausgestaltung vorteilhaft zum Anhalten von schweren Werkstücken.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Flüssigkeit eine elektrorheologische Flüssigkeit.
Die Viskosität von elektrorheologischen Flüssigkeiten kann durch ein elektrisches Feld von außen variiert werden. In der Regel besitzen diese Flüssigkeiten polarisierbare Partikel, die mit Hilfe des elektrischen Feldes ausgerichtet werden. In dieser Ausgestaltung besitzt das neue Anschlagmodul eine sehr feine Dosierbarkeit, die insbesondere zum Anhalten von leichten Werkstücken und/oder für eine sehr genaue Positionsregelung von Vorteil ist. Prinzipiell ist auch eine Kombination von magnetorheologischen und elektrorheologischen Flüssigkeiten in einem Anschlagmodul von Vorteil, um die individuellen Vorteile der genannten Flüssigkeiten in einem Anschlagmodul zu kombinieren. Insbesondere kann das Bremselement zwei oder mehr Kolben-Zylinder-Anordnungen aufweisen, wobei jeder der Kolben mit dem Anschlag gekoppelt ist. Die mehreren Kolben können vorteilhaft in getrennten Zylindern laufen, die mit unterschiedlichen Flüssigkeiten gefüllt sind.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der zweite Aktor einen Felderzeuger zum Erzeugen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes auf, das sich im Wesentlichen über den Bewegungshub des Kolbens erstreckt.
In dieser Ausgestaltung ist der zweite Aktor in der Lage, die Viskosität der Flüssigkeit zumindest über einen großen Teil des Bewegungshubs des Kolbens gezielt zu variieren. Damit besitzt diese Ausgestaltung den Vorteil, dass das Bremsmoment weitgehend unabhängig von der Arbeitsposition des Anschlags ist. Das Bremsmoment kann entlang der Arbeitsbewegung des Anschlags sehr fein und individuell variiert werden, was ein sehr positionsgenaues Anhalten eines Werkstücks ermöglicht.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt das Anschlagmodul ein mit dem Zylinder verbundenes Ausgleichsvolumen, das zur Aufnahme der Flüssigkeit bei einer Bewegung des Kolbens in dem Zylinder ausgebildet ist.
In bevorzugten Varianten ist das Ausgleichsvolumen ein Hohlraum, der mit dem Zylindervolumen in Fluidverbindung steht. Vorzugsweise ist das Ausgleichsvolumen wesentlich kleiner als das Zylindervolumen. Des Weiteren ist es in einigen Ausführungsbeispielen von Vorteil, wenn der Anschlag und das Ausgleichsvolumen auf verschiedenen Seiten des Kolbens (in Richtung der Kolbenbewegung gesehen) liegen. Alternativ hierzu ist es jedoch in anderen Ausführungsbeispielen von Vorteil, wenn das Ausgleichsvolumen und der Anschlag auf derselben Seite des Kolbens liegen, insbesondere wenn das Ausgleichsvolumen in der Kolbenstange angeordnet ist.
Das Ausgleichsvolumen ermöglicht die Aufnahme eines Flüssigkeitsanteils, der beim Einfahren der Kolbenstange in das Zylindervolumen verdrängt wird. Dies ermöglicht einen zumindest weitgehend konstanten Druck in dem Zylindervolumen und infolgedessen eine einfachere und genauere Einstellung des Bremsmoments und der Anhalteposition. Darüber hinaus erleichtert ein weitgehend konstantes Druckniveau innerhalb des Zylinders ein positionsgenaues Halten eines Werkstücks über einen längeren Zeitraum. Die Anordnung von Ausgleichsvolumen und Anschlag auf unterschiedlichen Seiten des Kolbens ermöglicht sehr einfache Strömungskanäle und trägt daher zu einer feinen Dosierbarkeit des Bremsmoments bei. Andererseits ermöglicht die Anordnung von Ausgleichsvolumen und Anschlag auf derselben Seite des Kolbens eine sehr kompakte Bauweise, insbesondere wenn das Ausgleichsvolumen in der Kolbenstange integriert ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Ausgleichsvolumen hermetisch abgeschlossen.
In dieser Ausgestaltung ist das Ausgleichsvolumen luftdicht von der Umgebungsluft getrennt. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, um eine Umwälzung von Umgebungsluft beim Ein- und Ausfahren des Anschlags zu vermeiden. Daher ist diese Ausgestaltung optimal für Anwendungen in Reinräumen. In einigen Varianten dieser Ausgestaltung kann das Ausgleichsvolumen zumindest teilweise evakuiert sein, d. h. der Innendruck in dem Ausgleichsvolumen ist geringer als der Atmosphärendruck der Umgebungsluft, um den Gegendruck in dem Zylindervolumen beim Einfahren der Kolbenstange zu reduzieren.
In einer alternativen Ausgestaltung weist das Ausgleichsvolumen eine Entlüftungsöffnung auf, die vorzugsweise mit einer luftdurchlässigen Filtermembran verschlossen ist.
In dieser Ausgestaltung kann ein Gegendruck beim Ein- und Ausfahren des Anschlags auf einfache und kostengünstige Weise vermieden werden. Damit erleichtert diese Ausgestaltung eine sehr exakte Positionierung eines Werkstück. Da die umgewälzte Luftmenge andererseits wesentlich kleiner ist als bei bekannten luftgedämpften Anschlagmodulen, eignet sich das Anschlagmodul dieser Ausgestaltung trotzdem für Reinraumanwendungen, insbesondere wenn die Entlüftungsöffnung mit einer Filtermembran verschlossen ist. Vorteilhaft kann die Filtermembran Bestandteil einer Membranschraube sein, die die Entlüftungsöffnung verschließt.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt das Anschlagmodul einen in dem Ausgleichsvolumen beweglich angeordneten Ausgleichskolben. In einigen Varianten dieser Ausgestaltung ist der Ausgleichskolben als Schwimmkolben realisiert, der ohne Kolbenstange in dem Ausgleichsvolumen beweglich gelagert ist.
Ein solcher Ausgleichskolben isoliert die Flüssigkeit in den verbundenen Zylindervolumen und Ausgleichsvolumen gegenüber einem Luftpolster in dem Ausgleichsvolumen. Der Ausgleichskolben verhindert somit einen Austritt der variabel-viskosen Flüssigkeit aus dem Zylindervolumen und erleichtert eine wartungsarme Realisierung des neuen Anschlagmoduls.
In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Kolben-Zylinder-Anordnung eine Kolbenstange, die beidseitig aus dem Zylinder heraustritt. Vorteilhafterweise ist besitzt die Kolbenstange in dieser Ausgestaltung einen gleichbleibenden Querschnitt über ihre Länge hinweg.
Diese Ausgestaltung vermeidet auf einfache und elegante Weise, dass sich die Druckverhältnisse in dem Zylinder durch eine Bewegung des Anschlags bzw. des Kolbens verändern. Daher ermöglicht diese Ausgestaltung eine sehr kostengünstige Realisierung des neuen Anschlagmoduls ohne eine nennenswerte Luftumwälzung. Daher eignet sich das Anschlagmodul dieser Ausgestaltung sehr gut für eine Anwendung in Reinräumen mit hohen Reinheitsanforderungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine vereinfachte Darstellung einer Produktionsanlage mit einer Transportstrecke, an der mehrere Anschlagmodule gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen,
2 eine vereinfachte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des neuen Anschlagmoduls in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht,
3 eine vereinfachte Darstellung eines Kolbenquerschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel des neuen Anschlagmoduls,
4 eine beispielhafte Steuerkurve des neuen Anschlagmoduls,
5 eine vereinfachte Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels mit einem Ausgleichsvolumen, und
6 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des neuen Anschlagmoduls mit einem Ausgleichsvolumen, und
7 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des neuen Anschlagmoduls mit einer zweiseitigen Kolbenstange.
In 1 ist eine Anlage, in der mehrere neue Anschlagmodule zum Einsatz kommen, in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Die Anlage 10 beinhaltet eine Transportstrecke 12 und eine Anzahl von Bearbeitungsstationen 14, an denen Werkstücke 16 der Reihe nach bearbeitet werden. Beispielhaft kann es sich um eine Anlage zum Verpacken und Etikettieren von Lebensmitteln handeln. Die Verwendung der neuen Anschlagmodule ist jedoch nicht auf diesen Beispielfall beschränkt. Vielmehr können die neuen Anschlagmodule bei jeder Art von Anlage verwendet werden, die eine Transportstrecke zur Beförderung von Stückgütern beinhaltet, wenn die Stückgüter an definierten Positionen der Transportstrecke gezielt angehalten werden sollen.
Im dargestellten Fall besitzt die Transportstrecke 12 zwei parallele Spuren 18, auf denen ein Transportband, eine Kette oder dgl. in Richtung des Pfeils 19 umläuft. Alternativ könnte die Transportstrecke beispielsweise Querrollen besitzen, von denen zumindest einige angetrieben sind.
Quer zu den beiden Spuren 18 sind hier Werkstückträger 20 auf die Transportstrecke 12 aufgelegt. Jeder Werkstückträger 20 trägt ein Werkstück und befördert dieses auf den Spuren 18 in der Transportrichtung 19.
Zwischen den beiden Spuren sind hier vier Querträger 22 angeordnet, auf denen jeweils ein Anschlagmodul 24 befestigt ist. Jedes Anschlagmodul besitzt einen Grundkörper 26 und einen Anschlag 28, der relativ zu dem Grundkörper 26 beweglich ist. Wie nachfolgend anhand der weiteren Figuren näher erläutert ist, kann der Anschlag 28 senkrecht zu der Transportstrecke 12 nach oben bewegt werden. Befindet sich der Anschlag 28 in seiner unteren Arbeitsposition, gibt das jeweilige Anschlagmodul die Transportstrecke frei, d. h. der Werkstückträger kann auf den beiden Spuren 18 über das Anschlagmodul 24 hinweg gleiten. Ragt der Anschlag 28 jedoch nach oben in die Transportstrecke 12 hinein, behindert er die Beförderung des Werkstückträgers 20 auf der Transportstrecke 12, d. h. der Werkstückträger 20 wird an einer definierten Position festgehalten. Das Transportband, die Kette oder dgl. kann in diesem Fall unter dem angehaltenen Werkstückträger weiterfahren, d. h. der Werkstückträger 20 wird gegen die Transportbewegung der Transportstrecke 12 gehalten. Sobald der Anschlag 28 nach unten abgesenkt wird, wird der entsprechende Werkstückträger 20 weiterbefördert.
Mit Hilfe der insgesamt vier Anschlagmodule 24 ist es in diesem Fall möglich, Werkstücke 16, die der Reihe nach auf der Transportstrecke 12 befördert werden, zu vereinzeln und positionsgenau an drei Bearbeitungsstationen 14a–14c anzuhalten. In 1 ist der Werkstückträger 20 mit dem Werkstück 16a beispielhaft über das erste Anschlagmodul 24a hinweg gelaufen, und er wird nun mit dem zweiten Anschlagmodul 24b an der definierten Position für die Bearbeitungsstation 14a festgehalten. Der Anschlag 28 des ersten Anschlagmoduls 24a ist nach der Freigabe des Werkstückträgers mit dem Werkstück 16a wieder nach oben in die Transportstrecke 12 bewegt worden, um den nächstfolgenden Werkstückträger 20 mit dem Werkstück 16b anzuhalten. Somit sorgen die in Reihe hintereinander angeordneten Anschlagmodule 24a–24d für die Vereinzelung der Werkstücke, indem sie von einer Anlagensteuerung (hier nicht dargestellt) individuell der Reihe nach jeweils so angesteuert werden, dass ein vereinzelter Werkstückträger 20 mit einem Werkstück 16 schrittweise die Bearbeitungsstationen 14a–14c durchlauft.
2 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des neuen Anschlagmoduls 24. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dieselben Elemente wie zuvor.
Das Anschlagmodul 24 besitzt eine Kolbenstange 30, die den Anschlag 28 mit einem Kolben 32 verbindet. Der Anschlag 28 ist hier in Form einer weitgehend senkrecht zur Transportrichtung 19 verlaufenden Anschlagplatte realisiert, gegen die ein Werkstückträger 20 mit seiner vorlaufenden Kante stößt, wenn der Anschlag 28 in die Transportstrecke 12 hineinragt. Der Kolben 32 ist in einem Zylinder 34 angeordnet, der mit einer Flüssigkeit 36 gefüllt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Flüssigkeit eine magnetorheologische Flüssigkeit, d. h. eine Flüssigkeit, in der magnetisierbare Partikel suspensiert sind. Mit Hilfe eines von außen in der Flüssigkeit 36 erzeugten Magnetfeldes lassen sich die Partikel ausrichten, um die Viskosität der Flüssigkeit 36 zu verändern.
Der Kolben 32 und der Zylinder 34 sind hier als „typische” Kolben-Zylinder-Anordnung realisiert, d. h. der Zylinder 34 besitzt ein Zylindervolumen mit einem weitgehend kreisförmigen Querschnitt, in dem der Kolben 32 mit einem weitgehend kreisförmigen Querschnitt koaxial angeordnet ist. Abweichend hiervon kann das neue Anschlagmodul in anderen Ausführungsbeispielen einen andersartig geformten Behälter haben, in dem ein Schwimmkörper, der mit dem Anschlag 28 gekoppelt ist, als Kolben beweglich gelagert ist. Beispielsweise könnte der Kolben also eine Platte sein, die auf der Flüssigkeit 36 aufliegt und aufgrund von Scherkräften in der Flüssigkeit gebremst wird. Mit anderen Worten muss der Zylinder nicht unbedingt ein „echtes” Zylindervolumen im mathematischen Sinne haben, auch wenn dies in einigen Ausführungsbeispielen bevorzugt ist.
Der Kolben 32 ist hier in Form einer in Draufsicht weitgehend kreisförmigen Platte realisiert, wobei in 2 lediglich die Seitenansicht der Platte dargestellt ist. Die Platte besitzt mehrere Durchgangslöcher 38, die hier weitgehend parallel zu der Kolbenstange 30 verlaufen. Die Anzahl und Größe der Durchgangslöcher 38 beeinflusst den Widerstand, den die Flüssigkeit 36 dem Kolben 32 bei einer Bewegung der Anschlagplatte 28 entgegensetzt.
In den bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Außendurchmesser des Kolbens 32 sichtbar kleiner als der lichte Innendurchmesser des Zylinders 34, so dass zwischen dem Kolben 32 und der Innenwand des Zylinders 34 ein Ringspalt 40 verbleibt. Generell ist der Kolben mit einem Abstand von der Zylinderinnenwand gehalten. Der Abstand ist besonders vorteilhaft, wenn als Flüssigkeit 36 eine magnetorheologische Flüssigkeit verwendet wird, da eine solche Flüssigkeit aufgrund der dort enthaltenen Partikel eine starke Abrasion an der Zylinderinnenwand und der Kolbenaußenwand verursachen kann. Ein großer Ringspalt trägt dazu bei, die Abrasion zu minimieren. In einigen Ausführungsbeispielen liegt der Abstand zwischen der Kolbenaußenseite und der Zylinderinnenseite in einem Bereich zwischen 1 mm und 10 mm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 2 und 5 mm.
Abweichend von der Darstellung in 2 kann der Kolben 32 in anderen Ausführungsbeispielen eine andere Form haben, etwa die Form eines Kegelstumpfs oder eine Trichterform. Vorteilhaft ist insbesondere eine Kolbenform, wie sie in 3 vereinfacht dargestellt ist. In diesem Fall besitzt der Kolben eine Rückseite 41 mit einem zumindest teilweise konischen Profil, das sich zu der Kolbenstange 30 hin verjüngt. Eine solche Kolbenform verringert den Widerstand beim Zurückschieben des Kolbens 32 innerhalb des Zylinders 34, was nach jeder aktiven Verwendung des Anschlagmoduls 24 notwendig ist, um den Anschlag 28 wieder in seine Anfangsposition zu bringen.
Mit der Bezugsziffer 42 ist ein Aktor bezeichnet, der dazu ausgebildet ist, die Viskosität der Flüssigkeit 36 in dem Zylinder 34 zu variieren. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aktor eine Ringspule, die konzentrisch um den Zylinder 34 herum angeordnet ist. Die Windungen der Ringspule erstrecken sich weitgehend über den gesamten Bewegungshub des Kolbens 32. Mit Hilfe der Ringspule 42 lässt sich ein magnetisches Feld in dem Zylinder 34 erzeugen, um die Viskosität der Flüssigkeit 36 zu erhöhen.
In anderen Ausführungsbeispielen kann der Aktor 42 ein oder mehrere Elektrodenpaare beinhalten, die am Außenumfang des Zylinders 34 angeordnet sind, um ein elektrisches Feld in dem Zylinder 34 zu erzeugen. Des Weiteren kann der Aktor 42 eine Kombination von mehreren Wicklungen und/oder Elektroden aufweisen, um ggf. einen optimierten Feldverlauf in der Flüssigkeit 36 zu erzeugen. In einigen Ausführungsbeispielen ist der Feldverlauf mit Ferriten optimiert, die innerhalb und/oder außerhalb des Zylinders angeordnet sein können.
Mit der Bezugsziffer 44 ist eine Führung bezeichnet, in der die Kolbenstange 30 so gelagert ist, dass die Anschlagplatte 28, die Kolbenstange 30 und der Kolben 32 in Richtung des Pfeils 46 (entlang einer Bewegungsachse 47) verschoben werden können. Mit der Bezugsziffer 48 ist ein Positionssensor bezeichnet, der hier beispielhaft im Bereich der Führung 44 angeordnet ist. Der Positionssensor 48 ist dazu ausgebildet, eine Momentanposition des Anschlags 28 zu bestimmen. In einigen Ausführungsbeispielen wird die Position der Kolbenstange 30 repräsentativ für die Position des Anschlags 28 bestimmt. In anderen Ausführungsbeispielen detektiert der Positionssensor die Anschlagplatte und/oder den Kolben. Der Positionssensor 48 kann beispielsweise ein induktiver Näherungschalter sein, der ein Sensorsignal erzeugt, wenn sich die Anschlagplatte 28 in einer definierten Endposition befindet, an der ein Werkstück bzw. ein Werkstückträger angehalten werden soll. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Positionssensor 48 ein analoges oder digitales Sensorsignal liefern, das für eine Momentanposition der Anschlagplatte 28 entlang der Arbeitsbewegung der Anschlagplatte 28 repräsentativ ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das Anschlagmodul 24 ferner einen Ausgleichskolben 50, der in etwa parallel zu dem Bremskolben 32 in dem Zylinder 34 angeordnet ist. Der Ausgleichskolben 50 ist hier schwimmend in einem Ausgleichsvolumen 52 gelagert, das über eine Entlüftungsöffnung 54 mit einer Filtermembran 56 mit der Umgebungsluft verbunden ist. Sobald ein Werkstückträger 20 gegen die Anschlagplatte 28 drückt und somit den Kolben 32 in Richtung des Pfeils 46 verschiebt, verdrängt die in den Zylinder 34 einfahrende Kolbenstange 30 einen geringen Teil der Flüssigkeit 36 in das Ausgleichsvolumen 52. Dabei wird der Ausgleichskolben 50 in das Ausgleichsvolumen 52 verschoben. Die im Ausgleichsvolumen 52 vorhandene Luft kann, soweit erforderlich, durch die Entlüftungsöffnung 54 entweichen. Beim Zurückschieben der Kolbenstange 30 in der Gegenrichtung wird der Ausgleichskolben 50 aufgrund der Druckverhältnisse wieder in seine Ausgangsposition verschoben.
Zum Freigeben der Transportstrecke 12 besitzt das Anschlagmodul 24 einen Absenkmechanismus, der hier einen L-förmigen Hebel 58 beinhaltet, der an einem Drehpunkt 60 drehbar gelagert ist. Ein erstes Ende des Hebels 58 ist mit einem weiteren Aktor 62 gekoppelt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der weitere Aktor 62 ein Hubmagnet, der dazu ausgebildet ist, das freie Ende des Hebels 58 in Richtung des Pfeils 64 (quer zur Transportrichtung 19) anzuheben. Mit der Bezugsziffer 66 ist eine Feder bezeichnet, die den Hebel 58 gegen die Schubkraft des Aktors 62 in eine definierte Ausgangsposition vorspannt. Die definierte Ausgangsposition ist so gewählt, dass die Anschlagplatte 28 in der definierten Ausgangsposition in die Transportstrecke 12 hineinragen kann, so dass ein Werkstückträger 20 nur dann an dem Anschlagmodul 24 vorbeibewegt werden kann, wenn der Aktor 62 die Transportstrecke 12 gezielt freigibt.
Das zweite freie Ende des Hebels 58 ist über einen Hebelarm 68 des mit der Führung 44 für die Kolbenstange 30 gekoppelt. Außerdem ist die Führung 44 mit der Kolben-Zylinder-Anordnung 32, 34 drehbar um einen Drehpunkt 70 an dem Grundkörper 26 gelagert. Wenn der Aktor 62 den Hebel 58 in Richtung des Pfeils 64 nach oben drückt, zieht der Hebelarm 68 die gesamte Kolben-Zylinder-Anordnung 32, 34 in Richtung des Pfeils 72 nach unten. Auf diese Weise kann der Aktor 62 die Anschlagplatte 28 aus der Transportstrecke 12 zurückziehen.
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel dient der Aktor 62 hier außerdem noch dazu, die Anschlagplatte 28 entgegen der Pfeilrichtung 46 wieder in ihre Anfangsposition zu bewegen. Zu diesem Zweck ist am unteren freien Ende der Anschlagplatte 28 eine Gleitfläche, hier in Form einer zylinderartigen Wulst 74, angeordnet, die auf einer schrägen Fläche eines Keils 76 gleiten kann. Alternativ können anstelle der Wulst 74 eine oder mehrere Rollen an dem unteren Ende der Anschlagplatte 28 angeordnet sind. Der Keil 76 ist unterhalb der Anschlagplatte 28 an dem Grundkörper 26 befestigt. Die Neigung der Schrägfläche 78 nimmt hier mit der Bewegungsrichtung 46 des Anschlags 28 beim Abbremsen zu. Mit anderen Worten fällt die Fläche 78 entgegen der Arbeitsrichtung 46 des Anschlags 28 ab. Sobald der Aktor 62 die Kolben-Zylinder-Anordnung 32, 34 mit Hilfe des Hebels 58 nach unten zieht (Pfeil 72), gleitet die Wulst 74 (oder alternativ eine Rolle) auf der Schrägfläche 78 nach unten und zieht dabei den Anschlag 28 entgegen der Pfeilrichtung 46 in die Anfangsposition zurück.
Sobald die Anschlagplatte ihre Anfangsposition erreicht hat (d. h. die Kolbenstange 30 ist weitgehend aus dem Zylinder 34 zurückgezogen), hebt der Aktor 62 die Kolben-Zylinder-Anordnung 32, 34 über den Hebel 58 wieder an. Die Anschlagplatte 28 ragt dann erneut in die Transportstrecke 12 hinein und die herausgezogene Kolbenstange 30 ermöglicht ein sanftes Abbremsen eines Werkstückträgers, der auf der Transportstrecke 12 gegen die Anschlagplatte 28 anschlagt.
Wie in 2 dargestellt ist, besitzt die Anschlagplatte 28 in den bevorzugten Ausführungsbeispielen einen abgerundeten Kantenverlauf 80 an dem oberen Rand der Anschlagseite, die dem Werkstückträger zugewandt ist. Der Kantenverlauf 80 besitzt hier im Querschnitt einen Kurvenverlauf, der in etwa der kreisförmigen Bewegungsbahn 72 der Anschlagplatte 28 beim Absenken der Kolben-Zylinder-Anordnung 32, 34 entspricht. So kann die Anschlagplatte 28 entlang der Kreisbahn 72 nach unten abgesenkt werden, ohne einen an der Anschlagplatte 28 anliegenden Werkstückträger gegen die Transportrichtung 19 der Transportstrecke 12 zurückzuschieben. Mit anderen Worten trägt der Kantenverlauf 80 dazu bei, einen Werkstückträger oder ein Werkstück bis zur Freigabe in der definierten Position zu halten.
In den bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Viskosität der Flüssigkeit 36 mit Hilfe des Aktors 42 so eingestellt, dass ein gegen die Anschlagplatte 28 fahrender Werkstückträger sanft bis zum Stillstand abgebremst wird, d. h. bis die Anschlagplatte 28 ihre Endposition erreicht hat. In bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Viskosität der Flüssigkeit 36 zu diesem Zweck während der Arbeitsbewegung 46 des Anschlags 28 zunehmend erhöht. 4 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer bevorzugten Steuerkurve 84. Auf der Abszisse ist die Weglänge s aufgetragen, die der Anschlag 28 bzw. der Kolben 32 bei seiner Arbeitsbewegung in Richtung des Pfeils 46 durchläuft. Auf der Ordinate ist die Viskosität v der Flüssigkeit 36 aufgetragen. Ab einer Position s₀ wird die Viskosität der Flüssigkeit 36 mit Hilfe des Aktors 42 zunehmend erhöht, so dass die Viskosität der Flüssigkeit 36 von ihrem anfänglichen Minimalwert 86 bis zu einem definierten Maximalwert 88 ansteigt. In einigen Ausführungsbeispielen wird der Maximalwert 88 der Viskosität so lange gehalten, bis der Anschlag 28 mit Hilfe des Aktors 62 nach unten abgesenkt wird, um die Transportstrecke 12 freizugeben. Wie oben erläutert, wird der Anschlag 28 beim Absenken von seiner Endposition s₁ in die Anfangsposition zurückgezogen. In bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Viskosität der Flüssigkeit 36 für die Rückwärtsbewegung des Anschlags 28 reduziert, wie dies anhand der Steuerkurve 90 vereinfacht dargestellt ist. Vorzugsweise wird die Viskosität der Flüssigkeit 36 in etwa zeitgleich mit dem Absenken der Anschlagplatte 28 auf den Minimalwert 86 reduziert, um das Zurückschieben des Kolbens 32 in dem Zylinder 34 zu erleichtern.
Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die Viskosität der Flüssigkeit 36 im Verlauf der Arbeitsbewegung 46 des Anschlags 28 monoton ansteigt, um eine zunehmend höhere Bremswirkung zu erzielen. In einigen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, die Viskosität der Flüssigkeit 36 in Abhängigkeit von einer Momentanposition und/oder Momentangeschwindigkeit des Anschlags 28 zu regeln. Eine entsprechende Steuereinheit, die die Signale des Positionssensors 48 erhält und die Steuersignale für die Aktoren 42, 62 erzeugt, ist in 2 schematisch bei der Bezugsziffer 92 dargestellt.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für das neue Anschlagmodul, das hier in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 24' bezeichnet ist. Im Übrigen bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente wie zuvor.
Das Anschlagmodul 24' unterscheidet sich von dem Anschlagmodul 24 in Bezug auf die Realisierung des Ausgleichsvolumens 52. Während das Ausgleichsvolumen 52 bei dem Anschlagmodul 24 aus 2 praktisch nur durch den Ausgleichskolben 50 von dem Innenvolumen des Zylinders 34 getrennt ist, ist das Ausgleichsvolumen 96 in diesem Fall ein Hohlraum, der nur durch einen dünnen Kanal 98 mit dem Zylindervolumen verbunden ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Kanal 98 am Grund des Ausgleichsvolumens 96 angeordnet, und er mündet in das Zylindervolumen des Zylinders 34 an einer Stelle, die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Anschlagmoduls 24' stets mit einer Flüssigkeitssäule bedeckt ist, so dass der Kanal 98 stets mit Flüssigkeit 36 gefüllt ist. In einigen Ausführungsbeispielen kann ein Schwimmkolben 100 in dem Ausgleichsvolumen 96 angeordnet sein, der die Flüssigkeit 36 in dem Ausgleichsvolumen 96 gegen die Entlüftungsöffnung 54 abdichtet.
In einer Variante kann das Ausgleichsvolumen 96 (oder auch das Ausgleichsvolumen 52 in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2) gegen die Umgebungsluft hermetisch abgedichtet sein, d. h. die Entlüftungsöffnung 54 gar nicht vorhanden oder weitgehend luftdicht verschlossen. In diesem Fall kann es von Vorteil sein, wenn über dem Schwimmkolben in dem Ausgleichsvolumen ein geringerer Innendruck herrscht als in dem Zylinder.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des neuen Anschlagmoduls, das in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 24'' bezeichnet ist. Auch hier bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente wie zuvor.
In diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Kolbenstange 30 einen Hohlraum, der hier beispielhaft ein Kanal 104 in Längsrichtung der Kolbenstange 30 ist. In dem Kanal befindet sich bevorzugt ein Schwimmkolben 106. Eingangsseitig ist der Kanal 104 über eine Kanalöffnung 107 mit dem Innenvolumen des Zylinders 34 verbunden, so dass Flüssigkeit 36 in den Kanal 104 einströmen kann. Ausgangsseitig besitzt der Kanal 104 eine Entlüftungsöffnung 108. Wie man anhand der Darstellung in 6 erkennen kann, bildet der Kanal 104 ein Ausgleichsvolumen, in das ein Teil der Flüssigkeit 36 ausweichen kann, wenn die Kolbenstange 30 in den Zylinder 34 einfährt.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des neuen Anschlagmoduls, das in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 24''' bezeichnet ist. Auch hier bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente wie zuvor.
In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Kolbenstange 30 durch den gesamten Zylinder 34, so dass die Kolbenstange 30 beidseitig aus dem Zylinder 34 herausragt. Dementsprechend erstreckt sich die Führung 44 hier nahezu über die ganze Längsausdehnung L des Grundkörpers 26. Die Kolben-Zylinder-Anordnung 32, 34 sitzt etwa mittig oder sogar zur Anschlagplatte 28 hin versetzt in dem Grundkörper 26. Der Kolben 32 sitzt in einem mittleren Abschnitt der Kolbenstange 30. Dieses Ausführungsbeispiel hat im Vergleich zu den zuvor erläuterten Varianten mit einer einseitigen Kolbenstange den Vorteil, dass beim Einfahren des Anschlags 28 keine Volumenänderung in dem Zylinder 34 stattfindet. Insbesondere wird durch die in Bewegungsrichtung 46 einfahrende Kolbenstange 30 kein Flüssigkeitsvolumen in dem Zylinder 34 verdrängt. Daher bleiben die Druckverhältnisse in dem Zylinder 34 unabhängig von der Position des Anschlags 28 und der Position des Kolbens 32 in dem Zylinder konstant.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Positionssensor 48 ein Lesekopf, der einen Glasmaßstab 110 ausliest. Der Glasmaßstab 110 ist in diesem Ausführungsbeispiel an dem Ende der Kolbenstange 30 angeordnet, das aus der vom Anschlag abgewandten Seite des Zylinders 34 herausragt. Alternativ könnte ein Maßstab oder eine Längen- oder Positionsskala direkt auf der Kolbenoberfläche aufgebracht sein, oder der Maßstab 110 kann aus einem anderen Material bestehen.
Vorzugsweise ist an der Kolbenstange 30 ein Zapfen 112 angeordnet, der in einer schmalen Nut 114 läuft. Die Nut 114 erstreckt sich hier parallel zu der Kolbenstange 30 und sie bildet zusammen mit dem Zapfen 112 eine Verdrehsicherung, die ein Verdrehen des Kolbens 32 in dem Zylinder 34 und somit ein Verdrehen der Anschlagplatte 28 verhindert. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Zapfen 112 ferner ein Referenzmerkmal sein, mit dessen Hilfe der Positionssensor 48 eine Momentan- und/oder Endposition des Anschlags 28 bestimmt.
In allen hier dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt das Absenken der Anschlagplatte 28 mit Hilfe des Hebelmechanismus 58. Es handelt sich hier um eine bevorzugte Realisierung, die auch unabhängig von der Verwendung einer Flüssigkeit mit einstellbarer Viskosität eine erfinderische Weiterbildung gegenüber bekannten Anschlagmodulen darstellt. Der dargestellte Hebelmechanismus sowie die kombinierte Absenkung und Rückführung des Anschlags 28 mit Hilfe der Schrägfläche 78 können beispielsweise auch mit einem Bremselement verwendet werden, bei dem die Umgebungsluft als Dämpfungsmedium dient, wie das von den eingangs erwähnten Anschlagmodulen bekannt ist. Umgekehrt können die neuen Anschlagmodule mit Bremselementen, die variabel-viskose-Flüssigkeiten verwenden, auch mit anderen Absenk- und/oder Rückführmechanismen kombiniert sein, etwa mit einem Absenk- und Rückführmechanismus, wie er in EP 1 902 982 A1 gezeigt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0484648 A1 [0002, 0005]
EP 1777177 A1 [0007]
EP 1902981 A1 [0008]
EP 1902982 A1 [0008, 0089]
DE 3629914 C1 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

www.basonetic.com [0032]

Claims

Anschlagmodul zum positionsgenauen Anhalten eines Werkstücks (16), das auf einer Transportstrecke (12) mit einer definierten Transportrichtung (19) bewegt wird, mit einem Grundkörper (26), der eine Montageposition im Bereich der Transportstrecke (12) definiert, mit einem Anschlag (28), der an dem Grundkörper (26) beweglich gelagert ist, wobei der Anschlag (28) in einer ersten Richtung (46) beweglich ist, die in der Montageposition im Wesentlichen parallel zu der Transportrichtung (19) liegt, und wobei der Anschlag (28) in einer zweiten Richtung (72) beweglich ist, die in der Montageposition quer zu der Transportrichtung (19) verläuft, mit einem ersten Aktor (62), der dazu ausgebildet ist, den Anschlag (28) in der zweiten Richtung (72) zu bewegen, um den Anschlag (28) wahlweise in die Transportstrecke (12) hineinragen zu lassen oder aus der Transportstrecke (12) zurückzuziehen, und mit einem Bremselement, das dazu ausgebildet ist, den Anschlag (28) bei einer Arbeitsbewegung (46) in der ersten Richtung abzubremsen, wobei das Bremselement eine Kolben-Zylinder-Anordnung (32, 34) mit einem mit dem Anschlag (28) gekoppelten Kolben (32) beinhaltet, der beweglich in einem Zylinder (34) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (34) mit einer Flüssigkeit (36) gefüllt ist, deren Viskosität variabel einstellbar ist, und dass das Bremselement einen zweiten Aktor (42) aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Viskosität der Flüssigkeit (36) gezielt zu verändern.
Anschlagmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktor (42) dazu eingerichtet ist, die Viskosität der Flüssigkeit (36) im Verlauf der Arbeitsbewegung (46) zu verändern.
Anschlagmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktor (42) dazu eingerichtet ist, die Viskosität der Flüssigkeit (36) im Verlauf der Arbeitsbewegung (46) zu erhöhen.
Anschlagmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktor (42) dazu eingerichtet ist, die Viskosität der Flüssigkeit (36) im Verlauf der Arbeitsbewegung (46) monoton zu erhöhen.
Anschlagmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Positionssensor (48), der dazu ausgebildet ist, eine Momentanposition des Anschlags (28) zu bestimmen, wobei der zweite Aktor (42) dazu eingerichtet ist, die Viskosität der Flüssigkeit (36) in Abhängigkeit von der Momentanposition zu verändern.
Anschlagmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aktor (62) den Anschlag von einer Sperrposition in eine Freigabeposition bewegt, wobei der Anschlag (28) in der Sperrposition in die Transportstrecke (12) hineinragt und in der Freigabeposition aus der Transportstrecke (12) zurückgezogen ist, und wobei der zweite Aktor (42) dazu eingerichtet ist, die Viskosität der Flüssigkeit (36) zu reduzieren, wenn der erste Aktor (62) den Anschlag in die Freigabeposition bewegt.
Anschlagmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (34) eine Zylinderinnenwand aufweist, die von dem Kolben (32) beabstandet ist, so dass zwischen Kolben (32) und Zylinderinnenwand ein Freiraum (40) verbleibt.
Anschlagmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (32) Durchgangslöcher (38) aufweist, durch die die Flüssigkeit (36) bei einer Kolbenbewegung hindurchtritt.
Anschlagmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (36) eine magnetorheologische Flüssigkeit ist.
Anschlagmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (36) eine elektrorheologische Flüssigkeit ist.
Anschlagmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktor (42) einen Felderzeuger zum Erzeugen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes aufweist, das sich im Wesentlichen über den Bewegungshub des Kolbens (32) erstreckt.
Anschlagmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein mit dem Zylinder (34) verbundenes Ausgleichsvolumen (52; 96; 104), das zur Aufnahme der Flüssigkeit (36) bei einer Bewegung des Kolbens (32) in dem Zylinder (34) ausgebildet ist.
Anschlagmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsvolumen (52; 96; 104) eine Entlüftungsöffnung aufweist, die vorzugsweise mit einer luftdurchlässigen Filtermembran verschlossen ist.
Anschlagmodul nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch einen in dem Ausgleichsvolumen (96; 104) beweglich angeordneten Ausgleichskolben (50; 100).
Anschlagmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung (32, 34) eine Kolbenstange (30') beinhaltet, die beidseitig aus dem Zylinder (34) heraustritt.