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Die Erfindung betrifft eine Tragschienenführungsvorrichtung zum Bestücken einer Tragschiene mit elektrischen Bauelementen.
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Aus der
WO 2010/057768 A1 ist eine Vorrichtung zum automatisierten Bestücken einer Tragschiene mit elektrischen Bauelementen, wie beispielsweise Reihenklemmen, bekannt. Die Tragschiene ist hierbei auf einer Unterlage fest fixiert und die elektrischen Bauelemente werden über einen Greifer eines Montageroboters zu der Tragschiene geführt und auf dieser aufgerastet. Nachteilig hierbei ist, dass bei dieser Vorrichtung nur Tragschienen bis zu einer bestimmten Länge mit elektrischen Bauelementen bestückt werden können und zudem das Bestücken aufgrund der notwendigen vorherigen Fixierung der Tragschiene an einer Unterlage aufwendig ist und viel Zeit benötigt. Zudem benötigt die Vorrichtung auch einen hohen Platzbedarf.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Lösung zu schaffen, mittels welcher ein Bestücken einer Tragschiene mit elektrischen Bauelementen zeitreduzierter und mit einer hohen Flexibilität erfolgen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Tragschienenführungsvorrichtung zum Bestücken einer Tragschiene mit elektrischen Bauelementen gelöst, welche eine Führungsbahn, entlang welcher die Tragschiene geführt ist, mindestens zwei sich an der Führungsbahn gegenüberliegend angeordnete Seitenführungselemente, zwischen welchen die Tragschiene geführt ist, und ein an der Führungsbahn angeordnetes, über einen Motor angetriebenes Reibrad, welches während eines Bestückungsvorganges der Tragschiene mit elektrischen Bauelementen gegen eine Unterseite der Tragschiene gepresst ist, aufweist, wobei das Reibrad in einem Bereich an der Führungsbahn angeordnet ist, in welchem das Bestücken der Tragschiene mit den elektrischen Bauelementen erfolgt.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist es nunmehr vorgesehen, dass während des Bestückens der Tragschiene mit elektrischen Bauelementen, wie beispielsweise Reihenklemmen, die Tragschiene nicht mehr an einer Position fest fixiert ist, sondern während des Bestückens entlang einer Führungsbahn transportiert wird und sich damit in Bewegung befindet. Die Führungsbahn kann beispielsweise in Form einer feststehenden Platte oder Schiene ausgebildet sein, so dass die Tragschiene relativ zu der Führungsbahn bewegt wird. Die Führung der Tragschiene entlang der Führungsbahn erfolgt zum einen über Seitenführungselemente, welche an die Seitenflächen der Tragschiene angreifen, so dass die Tragschiene zwischen zwei sich gegenüberliegend angeordneten Seitenführungselementen verfahren wird. Vorzugsweise greifen die Seitenführungselemente derart an den Seitenflächen der Tragschiene an, dass die Tragschiene zwischen zwei Seitenführungselementen eingespannt ist. Durch die Seitenführungselemente kann ein seitliches Verrutschen oder Verkippen der Tragschiene bei der Führung entlang der Führungsbahn verhindert werden, so dass eine lineare Führung der Tragschiene ermöglicht wird. Die Seitenführungselemente sind dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie ein Führen der Tragschiene mit sehr geringen Reibverlusten ermöglichen. Zum anderen erfolgt die Führung der Tragschiene über ein motorangetriebenes Reibrad, welches an der Führungsbahn selber angeordnet ist und zum Transport der Tragschiene während eines Bestückungsvorganges gegen die Tragschiene gedrückt ist, so dass von dem Reibrad eine Kraft in Form eines Anpressdruckes auf die Tragschiene aufgebracht wird, und das Reibrad dadurch die Tragschiene bei einer Drehbewegung des Reibrades mitnimmt. Somit entsteht eine Abrollbewegung zwischen dem Reibrad und der Tragschiene, wodurch eine lineare Bewegung der Tragschiene realisiert wird. Hierbei muss sichergestellt werden, dass der Anpressdruck des Reibrades auf die Tragschiene ausreichend hoch ist, damit die Tragschiene schlupffrei mit der Drehbewegung des Reibrades mitgenommen werden kann. Durch das Reibrad kann eine besonders exakte Führung der Tragschiene realisiert werden. Die Erfindung zeichnet sich ferner insbesondere dadurch aus, dass das Reibrad in dem Bereich der Führungsbahn angeordnet ist, in welchem die Tragschiene mit den elektrischen Bauelementen bestückt wird, wodurch das Bestücken der Tragschiene mit den elektrischen Bauelementen gegenüber bekannten Verfahren wesentlich verbessert werden kann. Durch die besonders genaue Führung der Tragschiene im Bereich des Bestückens der Tragschiene können Deformationen oder Verbiegungen der Tragschiene ausgeglichen werden, so dass der Bestückungsvorgang durch Verformungen der Tragschiene nicht beeinflusst wird. Zudem weist durch die Führung der Tragschiene über das Reibrad im Bereich des Bestückens der Tragschiene die Tragschiene im Bereich des Bestückens eine höhere Steifigkeit auf, wodurch ebenfalls das Bestücken selber verbessert werden kann. Die erfindungsgemäße Tragschienenführungsvorrichtung ermöglicht somit ein vollautomatisiertes Bestücken einer Tragschiene mit den elektrischen Bauelementen in kurzer Zeit und mit einem geringen Aufwand. Die Tragschiene kann dabei linear und mit einer sehr hohen Genauigkeit weitestgehend reibungsarm geführt werden, wobei Deformationen oder Verbiegungen der Tragschiene ausgeglichen werden können. Durch die Führung der Tragschiene entlang einer Führungsbahn während des Bestückens können nunmehr nicht mehr nur Tragschienen mit einem standardisierten Maß bestückt werden, sondern die Länge der zu bestückenden Tragschienen kann frei gewählt werden, so dass eine hohe Flexibilität beim Bestücken einer Tragschiene mit elektrischen Bauelementen erreicht werden kann.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Reibrad mit einem Pneumatikzylinder verbunden. Mittels des Pneumatikzylinders wird das Reibrad während des Bestückungsvorgangs gegen die Tragschiene gepresst, wobei durch den Pneumatikzylinder ein hoher Anpressdruck des Reibrades auf die Tragschiene erreicht werden kann. Ferner ermöglicht der Pneumatikzylinder, dass das Reibrad von der Tragschiene abgehoben werden kann, beispielsweise wenn vor dem eigentlichen Bestücken die Tragschiene in die Tragschienenführungsvorrichtung eingeschoben wird, um zu verhindern, dass das Reibrad durch an der Stirnseitenfläche der Tragschiene anhaftende Grate beschädigt wird. Hierfür wird der Pneumatikzylinder drucklos geschaltet.
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Das Reibrad weist bevorzugt eine Abrollfläche auf, welche vorzugsweise aus Polyurethan ausgebildet ist. Die Abrollfläche bildet die Außenumfangsfläche des Reibrades, mittels welcher das Reibrad auf der Tragschiene abrollt und diese dadurch führt. Die Abrollfläche kann bevorzugt aus einem Polyurethan ausgebildet sein, wodurch eine besonders hohe Reibkraft auf die Tragschiene bei einem Abrollen des Reibrades auf der Tragschiene aufgebracht werden kann, so dass der notwendige Anpressdruck des Reibrades auf die Tragschiene reduziert werden kann. Es ist dabei auch möglich, dass nicht nur die Abrollfläche aus Polyurethan ausgebildet ist, sondern dass das gesamte Reibrad aus Polyurethan ausgebildet ist. Polyurethan ist dabei ein mögliches Material für die Abrollfläche. Es sind aber auch andere Materialien denkbar, welche eine hohe Reibkraft auf die Tragschiene aufbringen können, die zur Ausbildung der Abrollfläche oder des gesamten Reibrades verwendet werden können.
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Werden Tragschienen in der Tragschienenführungsvorrichtung transportiert, welche mit Löchern versehen sind, so ist es bevorzugt vorgesehen, dass entlang der Abrollfläche eine Aussparung vorgesehen ist. Die Aussparung ist bevorzugt genau in dem Bereich der in einer Reihe angeordneten Löcher der Tragschiene ausgebildet, so dass beim Abrollen der Reibrolle auf der Tragschiene im Bereich der Löcher der Tragschiene die Reibrolle nicht in Berührung mit der Tragschiene kommt. Dadurch kann verhindert werden, dass eventuell im Bereich der Löcher der Tragschiene verbleibende Gratreste die Abrollfläche der Reibrolle beschädigen können. Die Aussparung ist vorzugweise ringförmig entlang der Außenumfangsfläche der Abrollfläche des Reibrades ausgebildet.
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Der Motor treibt das Reibrad vorzugsweise über einen Zahnriemen an. Der Motor ist dabei bevorzugt ein Schrittmotor, welcher einen Mikroschrittmodus aufweist. Der Schrittmotor, insbesondere ein bipolarer Schrittmotor, ermöglicht eine lineare Führung der Tragschiene mit einer sehr hohen Genauigkeit. Bei einem Betrieb des Schrittmotors in einem sogenannten Mikroschrittmodus kann die Tragschiene zudem mit einer besonders hohen Genauigkeit innerhalb der Tragschienenführungsvorrichtung positioniert und ausgerichtet werden. Auf diese Weise können beispielsweise genaue Abstände zwischen den elektrischen Bauelementen und einer Stirnseitenfläche der Tragschiene eingehalten werden. Weiterhin wird hierdurch eine Einbringung definierter Lücken zwischen zwei nebeneinander auf der Tragschiene aufgerasteten elektrischen Bauelementen ermöglicht. Das Bestücken der Tragschiene mit elektrischen Bauelementen kann somit weiter verbessert werden.
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Eine weiter bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Tragschiene entlang der Führungsbahn in eine Vorschubrichtung und in eine Richtung entgegengesetzt zu der Vorschubrichtung bewegbar ist. Die Vorschubrichtung stellt die Richtung da, in welche die Tragschiene entlang der Führungsbahn während eines Bestückungsvorganges bewegt wird. Bei dem Bestücken der Tragschiene mit elektrischen Bauelementen können durch Toleranzen und Maßschwankungen der elektrischen Bauelemente Ungenauigkeiten bei dem Bestücken entstehen. Dies macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn mehrere elektrische Bauelemente hintereinander auf der Tragschiene aufgerastet werden. Sobald eine unerwünschte Bestückungslücke auftritt, kann der Bestückungsvorgang unterbrochen werden und die Bewegung der Tragschiene kann derart umgeschaltet werden, dass die Tragschiene nun entgegensetzt zu der Vorschubrichtung bewegt wird. Durch eine Führung der Tragschiene entgegen der Vorschubrichtung kann ein gerade auf der Tragschiene aufgerastetes elektrisches Bauelement gegen die bereits auf der Tragschiene angeordneten elektrischen Bauelemente gedrückt werden, um die Bestückungslücke zu schließen. Hierbei kann der Motor mit einem reduzierten Drehmoment das Reibrad in die entgegengesetzt zu der Vorschubrichtung ausgebildete Richtung treiben, so dass die auf der tragschiene aufgesetzten elektrischen Bauelemente gegen einen Anschlag gedrückt werden und hierdurch auf der Tragschiene zusammengeschoben werden. Wird ein Schrittmotor verwendet, können hierbei die bei einem Schrittmotor häufig auftretenden Schrittverluste durch Überlast genutzt werden. Auf diese Weise können die zum Teil großen Maßabweichungen der elektrischen Bauelemente auf eine technisch einfache Weise ausgleichen werden. Gleichzeitig kann ein gleichmäßiges Erscheinungsbild des Verbundes aus auf der Tragschiene angeordneten elektrischen Bauelementen erreicht werden.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Seitenführungselemente Rillenkugellager. Die Rillenkugellager ermöglichen ein besonders reibungsarmes Führen der Tragschiene entlang ihrer Seitenflächen, um einen Verlust an Transportenergie durch Reibung zu verhindern. Alternativ können aber auch andere Lagerelemente, wie beispielsweise Wälzlager oder Gleitlager, eingesetzt werden.
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Ferner ist es bevorzugt vorgesehen, dass an der Führungsbahn ein Sensor angeordnet ist. Der Sensor kann insbesondere dazu dienen den Anfang der Tragschiene beim Einführen der Tragschiene in die Tragschienenführungsvorrichtung zu erfassen. Dadurch kann erreicht werden, dass das Bestücken der Tragschiene mit elektrischen Bauelementen mit einem definierten Abstand zu der Stirnseitenfläche der Tragschiene erfolgen kann. Der Sensor kann beispielsweise eine Lichtschranke, ein Taster oder eine Rolle sein. Besonders bevorzugt ist der Sensor ein kapazitiver Nährungsschalter.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Tragschienenführungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einer Vorderseitenansicht, und
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2 eine schematische Darstellung einer Tragschienenführungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einer Rückseitenansicht.
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In 1 und 2 ist eine Tragschienenführungsvorrichtung zum Bestücken einer Tragschiene 1 mit elektrischen Bauelementen 2, welche hier in Form von Reihenklemmen ausgebildet sind, gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung schematisch gezeigt. Das Bestücken der Tragschiene 1 erfolgt mittels eines Einschiebers 7 und einer an dem Einschieber 7 angeordneten Klinke 8, welche die elektrischen Bauelemente nacheinander auf der Tragschiene 1 aufrastet. Während des Bestückungsvorganges wird die Tragschiene 1 in der Tragschienenführungsvorrichtung geführt.
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Die Tragschienenführungsvorrichtung weist eine Führungsbahn 3, hier in Form eines Steges ausgebildet, auf, entlang welcher die Tragschiene 1 geführt wird. An der Führungsbahn 3 sind mehrere Paare von Seitenführungselementen 4 angeordnet, wobei pro Paar jeweils zwei Seitenführungselemente 4 sich gegenüberliegend angeordnet sind. Die jeweils zu Paaren zusammengefassten Seitenführungselemente 4 sind über die Länge der Führungsbahn 3 verteilt angeordnet, wobei ein Paar von Seitenführungselementen 4 auch unmittelbar in einem Bereich 5 an der Führungsbahn 3 angeordnet sind, in welchem das Bestücken der Tragschiene 1 mit elektrischen Bauelementen erfolgt. Die Seitenführungselemente 4 sind hier in Form von Rillenkugellagern ausgebildet. Die Seitenführungselemente 4 greifen an die Seitenflächen 6 der Tragschiene 1 an, so dass die Tragschiene 1 zwischen zwei sich gegenüberliegend angeordneten Seitenführungselementen 4 verfahren wird. Dabei greifen die Seitenführungselemente 4 derart an den Seitenflächen 6 der Tragschiene 1 an, dass die Tragschiene 1 zwischen zwei sich gegenüberliegend angeordneten Seitenführungselementen 4 eingespannt ist.
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Zusätzlich zu den Seitenführungselementen 4 ist zur Führung der Tragschiene 1 relativ zur Führungsbahn 3 ein Reibrad 9, wie in 2 zu sehen ist, vorgesehen. Das Reibrad 9 ist hier in einer in der Führungsbahn 3 vorgesehenen Aussparung 10 angeordnet, so dass das Reibrad 9 gegen eine Unterseite 11 der Tragschiene 1 aufgepresst werden wird, um die Tragschiene 1 bei einer Drehbewegung des Reibrades 9 mit zu führen. Das Reibrad 9 wird über einen Motor 12, hier in Form eines bipolaren Schrittmotors ausgebildet, angetrieben, wobei das Reibrad 9 mit dem Motor 12 über einen Zahnriemen 13 verbunden ist. Das Reibrad 9 ist in dem Bereich 5 der Führungsbahn 3 angeordnet, in welchem die Tragschiene 1 mit den elektrischen Bauelementen 2 bestückt wird, wodurch eine lineare Führung der Tragschiene 1 mit einer hohen Positioniergenauigkeit insbesondere in diesem Bereich ermöglicht wird, wodurch der Bestückungsvorgang gegenüber herkömmlichen Verfahren wesentlich verbessert werden kann.
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Zum Aufbringen eines hohen Anpressdruckes ist das Reibrad 9 mit einem Pneumatikzylinder 14 verbunden. Der Pneumatikzylinder 14 ermöglicht zudem ein Heben und Senken des Reibrades 9, so dass, wenn der Pneumatikzylinder 14 drucklos geschaltet ist, das Reibrad 9 von der Unterseite 11 der Tragschiene 1 abgehoben wird, so dass keine Berührung des Reibrades 9 mit der Tragschiene 1 mehr erfolgt. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn eine neu zu bestückende Tragschiene 1 in die Tragschienenführungsvorrichtung eingeführt wird, um zu verhindern, dass die Abrollfläche des Reibrades 9, mittels welcher das Reibrad 9 auf der Unterseite 11 der Tragschiene 1 abrollt, durch eventuell an der Stirnseitenfläche der Tragschiene vorgesehene Grate beschädigt wird.
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An der Abrollfläche der Reibrolle 9 ist zudem bei der hier gezeigten Ausführungsform eine ringförmig entlang der Außenumfangsfläche des Reibrades 9 umlaufende Aussparung 15 ausgebildet. Die Aussparung 15 verhindert, dass das Reibrad 9 mit seiner Abrollfläche über die in der Tragschiene 1 ausgebildeten Löcher 16 rollt und dadurch durch an den Löchern 10 eventuell ausgebildete Grate beschädigt werden würde.
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Das Reibrad 9 weist eine Abrollfläche mit einer möglichst hohen Reibwirkung auf, um die Tragschiene 1 möglichst schlupffrei mit dem Reibrad 9 bei einer Drehbewegung des Reibrades 9 zu führen. Das hier gezeigte Reibrad 9 weist hierfür eine Abrollfläche auf, die aus einem Polyurethan ausgebildet ist.
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Zum nacheinander Aufrasten von elektrischen Bauelementen 2 auf die Tragschiene 1 wird die Tragschiene 1 entlang einer Vorschubrichtung 17 geführt. Tritt bei dem Bestücken der Tragschiene 1 mit den elektrischen Bauelementen 2 eine unerwünschte Bestückungslücke auf, kann der Bestückungsvorgang unterbrochen werden und die Bewegung der Tragschiene 1 kann derart umgeschaltet werden, dass die Tragschiene 1 entgegensetzt zu der Vorschubrichtung 17 bewegt wird. Durch eine Führung der Tragschiene 1 entgegen der Vorschubrichtung 17 kann ein gerade auf der Tragschiene 1 aufgerastetes elektrisches Bauelement 2 gegen die bereits auf der Tragschiene 1 angeordneten elektrischen Bauelemente 2 gedrückt werden, um die Bestückungslücke zu schließen. Hierbei treibt der Motor 12 mit einem reduzierten Drehmoment das Reibrad 9 in die entgegengesetzt zu der Vorschubrichtung 17 ausgebildete Richtung, so dass die auf der Tragschiene 1 aufgerasteten elektrischen Bauelemente 2 gegen einen Anschlag 19 gedrückt werden und hierdurch auf der Tragschiene 1 zusammengeschoben werden.
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Unmittelbar benachbart zu dem Reibrad 9 ist ferner ein Sensor 18 an der Rückseite der Führungsbahn 3 angeordnet, welcher die Stirnseitenfläche der Tragschiene 1 beim Einführen der Tragschiene 1 in die Tragschienenführungsvorrichtung erfassen kann. Der hier gezeigte Sensor 18 ist in Form eines kapazitiven Nährungsschalters ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tragschiene
- 2
- Elektrisches Bauelement
- 3
- Führungsbahn
- 4
- Seitenführungselement
- 5
- Bereich zum Bestücken
- 6
- Seitenfläche
- 7
- Einschieber
- 8
- Klinke
- 9
- Reibrad
- 10
- Aussparung
- 11
- Unterseite
- 12
- Motor
- 13
- Zahnriemen
- 14
- Pneumatikzylinder
- 15
- Aussparung
- 16
- Loch
- 17
- Vorschubrichtung
- 18
- Sensor
- 19
- Anschlag
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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