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Die Erfindung bezieht sich auf ein Transportsystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 2 sowie auf eine Behandlungsmaschine gemäß Oberbegriff Patentanspruch 17.
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Ein Transportsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist bekannt (
DE 10 2012 104 213.6 ). Dieses Transportsystem, welches insbesondere für die Verwendung bei Behandlungsmaschinen, vorzugsweise bei Montage- und/oder Fertigungsautomaten bestimmt ist, verwendet zur Vermeidung des sog. Polygoneffektes im Bereich des Transportpaletteneinlaufs und des Transportpalettenauslaufs der Kettenräder und Umlenkungen Transportpalettenführungen, deren Verlauf einer den Polygoneffekt vermeidenden Ausgleichskurve entspricht. Bei Verwendung des Transportsystems in einer Behandlungsmaschine sind an Abschnitten der Bewegungsbahn der Transportpaletten zwischen den Kettenrädern Arbeitspositionen oder -stationen gebildet, an denen die Transportpaletten mit auf diesen angeordneten Produkten, Gegenständen oder Werkstücken getaktet vorbeibewegt werden. Ein gewisses Problem besteht aber dann, wenn an Arbeitspositionen oder -stationen jeweils mehrere Behandlungen zeitig nacheinander durchgeführt werden müssen und hierbei die betreffende an einer Arbeitsposition oder -station befindliche Transportpalette dort zwischen jeweils zwei Arbeitsschritten um einen Bewegungs- oder Taktschritt exakt weiterbewegt werden muss, wie dies beispielsweise bei der Montage von Mehrfachsteckerleisten oder -klemmen der Fall ist. Bisher erfordert dies zumindest einen nicht unerheblichen Steuerungsaufwand.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Transportsystem aufzuzeigen, welches es ermöglicht, zeitgleich an mehreren Arbeitspositionen oder -stationen, die insbesondere auch an den zwischen den Kettenrädern sich erstreckenden Abschnitten der Bewegungsbahn der Transportpaletten vorgesehen sind, bei vermindertem Steueraufwand zeitgleich Bearbeitungen an Gegenständen, Produkten oder Werkstücken durchzuführen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Transportelement entsprechend dem Patentanspruch 1 oder 2 ausgebildet. Eine Behandlungsmaschine ist Gegenstand des Patentanspruchs 17.
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Das erfindungsgemäße Transportsystem zeichnet sich dadurch aus, dass die Bewegung der Transportpaletten entlang der Bewegungsbahn und insbesondere auch auf den sich zwischen den Kettenrädern erstreckenden Abschnitten der Bewegungsbahn linear proportional zu der Drehbewegung bzw. zum Drehwinkel der Kettenräder ist, und dass speziell auf den sich zwischen den Kettenrädern erstreckenden Abschnitten der Umlaufbahn ein Gleichlauf für die Transportpaletten in der Weise erzielt wird, dass jeder Drehschritt der Kettenräder einen gleich großen Bewegungsschritt der Transportpaletten auf den sich zwischen den Kettenrädern erstreckenden Abschnitten ergibt.
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Bei der Erfindung sind die Ausgleichskurven, die an den wenigstens zwei Kettenrädern vor dem Transportpaletteneinlauf sowie nach dem Transportpalettenauslauf vorgesehen sind, jeweils vollständig innerhalb eines Winkelbereichs aufgenommen, der sich zwischen dem Transportpaletteneinlauf und einer die Achse des betreffenden Kettenrades einschließenden Ebene erstreckt bzw. zwischen der sich zwischen dem Transportpalettenauslauf und dieser die Achse des betreffenden Kettenrades einschließenden Ebene erstreckt. Dieser Winkelbereich beträgt dabei maximal 45°. Die Ausgleichskurven befinden sich damit jeweils vollständig innerhalb des Winkelbereichs der Drehbewegung des betreffenden Kettenrades, so dass diejenigen Abschnitte der Bewegungsbahn der Transportpaletten, die sich zwischen den wenigstens zwei Kettenrädern bzw. den Schnittpunkten der vorstehend genannten Ebenen mit dem jeweiligen Teilungskreis des betreffenden Kettenrades erstreckenden, auf ihrer gesamten Länge für die Anordnung von Arbeits- oder Behandlungspositionen usw. genutzt werden können und hierfür vorzugsweise geradlinig verlaufen.
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„Teilungskreis des Kettenrades“ bedeutet im Sinne der Erfindung diejenige Kreisbahn um die Achse des Kettenrades, auf der sich die Kettenrad-Eingriff- oder Mitnahmebereiche bewegen, in die Mitnahmebereiche des kettenartigen Transportelementes eingreifen und die beispielsweise von am Umfang des Kettenrades offenen Ausnehmungen zwischen Kettenradzähnen gebildet sind.
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„Behandlungsmaschinen“ im Sinne der vorliegenden Erfindung sind allgemein Maschinen oder Vorrichtungen zum Behandeln von Produkten oder Gegenständen in unterschiedlichster Weise, insbesondere Fertigungs- und/oder Montagemaschinen oder Fertigungs- und/oder Montagevorrichtungen zum maschinellen Bearbeiten und/oder Verarbeiten und/oder Montieren von Bauteilen oder Baugruppen auch in mehrere zeitlich aufeinander folgenden Arbeitsschritten an jeweils einer und/oder an unterschiedlichen Arbeitspositionen oder -stationen.
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„Behandlung“ im Sinne der Erfindung bedeutet jegliche Behandlung von Produkten oder Gegenständen im weitesten Sinne, insbesondere Verarbeitung und/oder Bearbeitung und/oder Montage usw.
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„Getaktete Bewegung“ im Sinne der Erfindung bedeutet eine Bewegung in Schritten mit jeweils anschließender Stillstandsphase, d.h. in Bewegungstakten, von denen jeder eine Bewegungsphase und eine Stillstandsphase aufweist.
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„Transportpaletteneinlauf des Kettenrades“ ist im Sinne der Erfindung diejenige Winkelstellung der kreisförmigen Bewegungsbahn oder des Teilkreises der Mitnahmebereiche des Kettenrades, an der (Winkelstellung) die Mitnahmebereiche des kettenartigen Transportelementes erstmals vollständig in jeweils einem Kettenrad-Eingriff- oder Mitnahmebereich des Kettenrades aufgenommen sind bzw. erstmals mit einem Kettenrad-Eingriff- oder Mitnahmebereich vollständig formschlüssig in Eingriff kommen.
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„Auslauf des Kettenrades“ ist im Sinne der Erfindung derjenige Punkt der kreisförmigen Bewegungsbahn der Kettenrad-Eingriff- oder Mitnahmebereiche des Kettenrades, an dem sich die Mitnahmebereiche des kettenartigen Transportelementes jeweils wieder aus den Kettenrad-Eingriff- oder Mitnahmebereichen herausbewegen.
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Der Ausdruck „im Wesentlichen“ bzw. „etwa“ bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils exakten Werten um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
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„Polygonausgleich“ bedeutet im Sinne der Erfindung insbesondere auch einen Ausgleich oder eine Kompensation der durch den Polygoneffekt an den Kettenrädern bedingten sich ändernden Transportgeschwindigkeit oder des sich ändernden Transportweges des Transportelementes in der Weise, dass die Transportgeschwindigkeit oder der Transportweg einer getakteten Bewegung des Transportelementes zumindest an Abschnitten des Transportsystems konstant oder im Wesentlichen konstant ist, an denen Arbeitspositionen oder -stationen vorgesehen sind.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das Transportsystem beispielsweise so ausgebildet, dass die wenigstens zwei Kettenräder zumindest hinsichtlich der Anzahl der Mitnahmebereiche identisch ausgebildet sind,
oder
dass die Anzahl der Mitnahmebereiche der Kettenräder gerade, d.h. ein ganzzahliges Vielfaches von Zwei ist, die Kettenräder beispielsweise achtteilig mit acht Mitnahmebereichen ausgebildet sind,
oder
dass die Transportpaletten getaktet oder schrittweise auf der Bewegungsbahn bewegt werden,
oder
dass an der Bewegungsbahn Arbeitspositionen gebildet sind,
oder
dass bezogen auf die Transportrichtung die auf den Transportpalettenauslauf des jeweiligen Kettenrades folgende Ausgleichskurve einen derartigen Verlauf aufweist, dass ein Abstand zwischen dieser Ausgleichskurve und dem Teilkreis in Drehrichtung des Kettenrades mit zunehmendem Winkelabstand von dem Transportpalettenauslauf des Kettenrades zunimmt, und zwar entsprechend einem S-förmigen Verlauf, dessen Steigung am Anfang und am Ende größer ist als in einem mittleren Bereich,
oder
dass bezogen auf die Transportrichtung die dem Transportpaletteneinlauf des jeweiligen Kettenrades vorausgehende Ausgleichskurve einen derartigen Verlauf aufweist, dass ein Abstand zwischen dieser Ausgleichskurve und dem Teilkreis entgegen der Drehrichtung des Kettenrades mit zunehmendem Winkelabstand von dem Transportpaletteneinlauf des Kettenrades zunimmt, und zwar entsprechend einem S-förmigen Verlauf, dessen Steigung am Anfang und am Ende größer ist als in einem mittleren Bereich,
oder
dass die Ausgleichskurven am Transportpalettenauslauf der Kettenräder und auch die Ausgleichskurven am Transportpaletteneinlauf der Kettenräder identisch ausgebildet sind,
oder
dass an wenigstens einem Kettenrad, vorzugsweise an sämtlichen Kettenrädern, die Ausgleichskurve am Transportpalettenauslauf des betreffenden Kettenrades und die Ausgleichskurve am Transportpaletteneinlauf des betreffenden Kettenrades nur bis an eine gemeinsame Ebene reichen, die senkrecht zur Bewegungsbahn der Transportpaletten orientiert die Achse des betreffenden Kettenrades einschließt,
oder
dass die Ausgleichskurve am Transportpaletteneinlauf jedes Kettenrades bezogen auf eine die Achse des jeweiligen Kettenrades einschließende Ebene, beispielsweise bezogen auf eine Mittelebene des Transportsystems spiegelsymmetrisch zu der Ausgleichskurve des Transportpalettenauslaufs ausgeführt ist,
oder
dass die Bewegungsbahn der Transportpaletten zusätzlich zu den ersten, vorzugsweise geradlinigen und sich zwischen den Kettenrädern erstreckenden Abschnitten zweite, kreisbogenförmige Abschnitte jeweils zwischen einem Transportpaletteneinlauf und einem Transportpalettenauslauf des Kettenrades sowie dritte und vierte gekrümmte Abschnitte aufweist, an denen die Ausgleichskurven ausgebildet sind,
oder
dass die dritten Abschnitte jeweils zwischen einem Transportpalettenauslauf eines Kettenrades (4, 5) und einem Transportpaletteneinlauf eines ersten Abschnitts und die vierten Abschnitte jeweils zwischen einem Transportpalettenauslauf eines ersten Abschnittes und dem Transportpaletteneinlauf eines Kettenrades vorgesehen sind
oder
dass die Länge der dritten und vierten Abschnitte jeweils einem Teilungsabstand der Kettenräder oder dem Abstand zweier Kettengelenke des Transportelementes entspricht,
oder
dass die Transportpaletteneinläufe und die Transportpalettenausläufe der ersten Abschnitte jeweils einen radialen Abstand von der Achse des jeweiligen Kettenrades aufweisen, der um einen Betrag oder Versatz größer ist als der Radius des Teilkreises dieses Kettenrades,
oder
dass die Kettenräder mit ihren Achsen in einer ersten Achsrichtung voneinander beabstandet sind, in der sich auch die ersten Abschnitte erstrecken, und dass der Transportpaletteneinlauf sowie der Transportpalettenauslauf der ersten Abschnitte jeweils in oder an einer senkrecht zur ersten Achsrichtung orientierten, die Achse eines Kettenrades einschließenden Ebene angeordnet sind,
oder
dass die Ausgleichskurven am Transportpalettenauslauf der Kettenräder und auch die Ausgleichskurven am Transportpaletteneinlauf der Kettenräder identisch ausgebildet sind, wobei aber die Ausgleichskurve am Transportpaletteneinlauf jedes Kettenrades bezogen auf eine die Achse des jeweiligen Kettenrades einschließende Ebene, beispielsweise bezogen auf eine Mittelebene zwischen dem Transportpaletteneinlauf und dem Transportpalettenauslauf oder beispielsweise bezogen auf eine Mittelebene des Transportsystems spiegelsymmetrisch zu der Ausgleichskurve des Transportpalettenauslaufs ausgeführt ist,
oder
dass bei wenigstens zwei Kettenrädern die Ausgleichskurve am Transportpalettenauslauf jedes Kettenrades spiegelsymmetrisch zu der Ausgleichskurve des Transportpaletteneinlaufs des jeweils anderen Kettenrades ausgeführt ist, und zwar bezogen auf eine Mittelebene, die senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen den Achsen der Kettenräder orientiert ist,
wobei diese vorstehend genannten Merkmale jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet sein können.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
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1 in vereinfachter perspektivischer Darstellung das Transportelement gemäß der Erfindung zur Verwendung bei einer Montage- und/oder Fertigungsmaschine;
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2 und 3 jeweils in sehr vereinfachter schematischer Darstellung und in Draufsicht das Transportelement der 1;
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4 in perspektivischer Darstellung zwei gelenkig miteinander verbundene Transportpaletten des Transportsystems der 1–3;
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5 einen Vertikalschnitt des Transportsystems auf einer Teillänge zwischen den Kettenrädern des Transportsystems;
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6–9 jeweils den Verlauf von Ausgleichskurven am Ein- und Auslauf der Kettenräder, und zwar im Vergleich zu einer Kreisbahn um die Achse des jeweiligen Kettenrades;
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10 in Abhängigkeit von einem Winkelabstand α bzw. β der Abstand ∆ zwischen der jeweiligen Ausgleichskurve und einem Teilkreis des Kettenrades;
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11 und 12 Darstellungen zur Erläuterung der Ermittlung des Verlaufs einer Ausgleichskurve als Folge von Schnittpunkten zweier Kreise.
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Zum besseren Verständnis sind in den Figuren jeweils die senkrecht zueinander verlaufenden Koordinaten- oder Raumachsen X, Y und Z angegeben, von denen bei der dargestellten Ausführungsform die X-Achse und Y-Achse eine horizontale oder im Wesentlichen horizontale XY-Ebene definieren und von denen die Z-Achse senkrecht zu dieser XY-Ebene orientiert ist.
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In den Figuren ist 1 ein Transportsystem einer ansonsten nicht mehr dargestellten Behandlungsmaschine, beispielsweise in Form eines Montage- und/oder Fertigungsautomaten. Das Transportsystem 1 umfasst ein scharnierband- oder kettenartiges Transportelement 2 (Kettenstrang) mit einer Vielzahl von Transportpaletten 3, die kettengliederartig gelenkig miteinander verbunden sind, und zwar zu dem eine geschlossene Schlaufe bildenden Transportelement 2, welches über zwei in horizontaler Richtung, d.h. in Richtung der X-Achse voneinander beabstandeten Kettenräder 4 und 5 geführt ist. Die beiden Kettenrädern 4 und 5, von denen das Kettenrad 4 unmittelbar, d.h. getriebelos durch einen Elektromotor 6, bevorzugt durch einen Torquemotor angetrieben ist, sind mit ihren Achsen 4.1 bzw. 5.1 in vertikaler Richtung oder im Wesentlichen in vertikaler Richtung, d.h. parallel zur Z-Achse orientiert in einem Maschinenrahmen 7 gelagert. Die von dem Transportelement 2 gebildete Schlaufe ist somit in einer horizontalen oder im Wesentlichen horizontalen Ebene, d.h. in der XY-Ebene angeordnet. Die Transportpaletten 3 sind jeweils mit einer Aufnahme 3.1 versehen, und zwar für die Aufnahme von Gegenständen 9 (z.B. Werkstücke oder andere Produkte), die mit dem umlaufenden Transportelement 2 in Transportrichtung A bewegt werden. Das Transportsystem 1 ist bei der dargestellten Ausführungsform spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene EM1 ausgebildet, die die beiden Achsen 4.1 und 5.1 einschließt sowie auch senkrecht zu der XY-Ebene orientiert ist.
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Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Kettenrad 4 durch den Antrieb 6 bei der für die 2 und 3 gewählten Darstellung im Gegenuhrzeigersinn entsprechend dem Pfeil B angetrieben. Dementsprechend läuft auch das frei drehbar am Maschinenrahmen 7 gelagerte und als Umlenkung dienende Kettenrad 5 im Gegenuhrzeigersinn entsprechend dem Pfeil C um. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Kettenräder 4 und 5 identisch ausgebildet, und zwar jeweils als achtteilige Kettenräder, so dass sie jeweils acht Kettenrad-Eingriff- oder Mitnahmebereiche oder Aufnahmen 8 aufweisen, die als Mitnehmerbereiche für die Kettenglieder des Transportelementes 2 wirken und auf einer Kreisbahn oder Teilungskreis 8.1 um die Achse 4.1 bzw. 5.1 des betreffenden Kettenrades 4 bzw. 5 umlaufen. Die zum Umfang des jeweiligen Kettenrades 4 bzw. 5 hin offenen taschenartigen Ausnehmungen 8 bilden zwischen sich jeweils einen „Kettenradzahn“ und besitzen einen Teilungsabstand der gleich der Kettengliedlänge KL der Kettenglieder des Transportelementes 2 ist, d.h. gleich der Länge jeder Transportpalette 3 bzw. des Achsabstandes zwischen zwei in Transportrichtung A aufeinander folgenden Achsen 23.
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Bei eingeschaltetem Antrieb 6 bewegen sich die Transportpaletten 3 somit in Transportrichtung A auf einer in den Figuren allgemein mit 10 bezeichneten, der geschlossenen Schlaufe des Transportelementes 2 entsprechenden Bewegungsbahn, die zunächst zwei kreisbogenförmige Abschnitte 10 und 11 aufweist, von denen der Abschnitt 11 zwischen dem Transportpaletteneinlauf 11.1 und dem Transportpalettenauslauf 11.2 des Kettenrades 11 und der Abschnitt 12 zwischen dem Transportpaletteneinlauf 12.1 und dem Transportpalettenauslauf 12.2 des Kettenrades 5 gebildet ist.
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Die Bewegungsbahn 10 umfasst weiterhin zwei geradlinige Abschnitte 13 und 14, die sich jeweils in der X-Achse zwischen den beiden Kettenrädern 4 und 5 erstrecken, aber in Richtung der Y-Achse einen Abstand voneinander aufweisen, der größer ist als der doppelte Radius des Teilkreises 8.1, d.h. jeder Abschnitt 13 und 14 besitzt in Richtung der Y-Achse von einer die Achsen 4.1 und 5.1 einschließenden XZ-Ebene bzw. Mittelebene EM1 einen Abstand, der um den Versatz d größer ist als der Radius des Teilkreises 8.1.
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Der Transportpaletteneinlauf 13.1 des Abschnittes 13 sowie der Transportpalettenauslauf 14.1 des Abschnittes 14 befinden in einer die Achse 4.1 einschließenden horizontalen YZ-Ebene, die mit E4 bezeichnet ist. Analog finden sich der Transportpalettenauslauf 13.2 des Abschnittes 13 und der Transportpaletteneinlauf 14.1 des Abschnittes 14 in einer die Achse 5.1 einschließenden YZ-Ebene, die mit E5 bezeichnet ist. Im Bereich dieser die Achse 4.1 bzw. 5.1 einschließenden Ebenen E4 und E5 besteht auch der Versatz d.
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Transportpaletteneinlauf 11.1 bzw. 12.1 und Transportpalettenauslauf 11.2 bzw. 12.2 bedeutet dabei diejenige Winkelposition der Drehbewegung des betreffenden Kettenrades 4 bzw. 5, an der die jeweilige Transportpalette 3 von dem Kettenrad 4 bzw. 5 voll formschlüssig erfasst bzw. von dem Formschluss mit dem Kettenrad 4 bzw. 5 wieder frei kommt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Transportpaletteneinläufe 11.1 und 12.1 jeweils in Drehrichtung B bzw. C um 45° gegenüber der die Achse des betreffenden Kettenrades 4 bzw. 5 einschließenden Ebene E4 bzw. E5 versetzt, und zwar derart, dass die Transportpaletteneinläufe 11.1 und 12.1 jeweils in Drehrichtung B bzw. C auf diese Ebene folgen. Analog sind die Transportpalettenausläufe 11.2 und 12.2 gegenüber der die Achse 4.1 bzw. 5.1 einschließenden Ebene E4 bzw. E5 um 45° versetzt, allerdings derart, dass sich der betreffende Transportpalettenauslauf in Drehrichtung B bzw. C vor der Ebene E4 bzw. E5 befindet.
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Die Bewegungsbahn 10 umfasst weiterhin Abschnitte 15–18, von denen sich der Abschnitt 15 zwischen dem Transportpalettenauslauf 11.2 und dem Transportpaletteneinlauf 13.1, der Abschnitt 16 zwischen dem Transportpalettenauslauf 13.2 und dem Transportpaletteneinlauf 12.1, der Abschnitt 17 zwischen dem Transportpalettenauslauf 12.2 und dem Transportpaletteneinlauf 14.1 und der Abschnitt 18 zwischen dem Transportpalettenauslauf 14.2 und dem Transportpaletteneinlauf 11.1 erstrecken. Die Abschnitte 15–18 sind zumindest hinsichtlich der horizontalen Führung (in der XY-Ebene) oder der radialen Führung (bezogen auf die jeweilige Achs 4.1 und 5.1) der Transportpaletten in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise so gestaltet, dass beim Umlauf des kettenartigen Transportelementes 2 nicht nur ein vollständiger Ausgleich des Polygoneffektes (Polygonausgleich) erreicht wird, sondern vor allem auch gewährleistet ist, dass jeder Drehschritt der Kettenräder 4 und 5 einen hierzu linear proportionalen Bewegungsschritt der Transportpaletten 3 insbesondere auch auf den Abschnitten 13 und 14 bewirkt und außerdem dieser Bewegungsschritt der Transportpaletten 3 auf beiden Abschnitten 13 und 14 zwar entgegengesetzt, aber hinsichtlich der Größe identisch ist, d.h. insoweit ein Gleichlauf der Bewegung des Transportelementes 2 und der Transportpaletten 3 auf beiden Abschnitten 13 und 14 vorliegt. Hierdurch ist es dann u.a. möglich, an beiden Abschnitten 13 und 14 des Transportsystems 1 Arbeitspositionen oder -stationen vorzusehen, die dann bei einfachem Steuerungsaufwand zeitgleich an jeweils einem Werkstück 9 mehrere Bearbeitungen derart durchführen, dass zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Bearbeitungsvorgängen das an der betreffenden Arbeitsposition oder -station angeordnete Werkstück mit seiner Transportpalette 3 um einen Bewegungsschritt oder -takt in Transportrichtung A mit hoher Genauigkeit weiterbewegt wird.
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Die Abschnitte 15 und 17 sind hinsichtlich des Verlaufs der Transportpalettenführung für die Transportpaletten 3 grundsätzlich identisch ausgebildet und reichen jeweils nur bis an die Ebene E4 oder E5. Mehr im Detail sind aber der Abschnitt 16 und dessen Transportpalettenführung in Bezug auf die die Achsen 4.1 und 5.1 einschließende Mittelebene EM1 spiegelsymmetrisch zum Abschnitt 17 und dessen Transportpalettenführung ausgeführt. Ebenso sind der Abschnitt 18 und dessen Transportpalettenführung in Bezug auf die Mittelebene EM1 spiegelsymmetrisch zum Abschnitt 15 und dessen Transportpalettenführung ausgebildet.
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Mehr im Detail weisen die Transportpaletten 3 jeweils Führungs- oder Laufrollen 19 und 20 auf, von denen die Laufrollen 19 zur Führung in der Z-Achse, d.h. bei der dargestellten Ausführungsform zur vertikalen Führung der Transportpaletten 3 an einer Transportpalettenführung 21 und von denen die Laufrollen 20 außerhalb der Abschnitte 11 und 12 zur Führung in der XY-Ebene, d.h. bei der dargestellten Ausführungsform zur horizontalen Führung der Transportpaletten 3 an Transportpalettenführungen 22 dienen. Wie insbesondere der 4 zu entnehmen, sind die Laufrollen 20 jeweils paarweise angeordnet, und zwar frei drehbar auf Achsen 23, die jeweils das die Transportpaletten 3 miteinander verbindende Kettengelenk bilden und parallel zu den Achsen 4.1 und 5.1 orientiert sind. Die Laufrollen 20 sind bei der dargestellten Ausführungsform jeweils an den beiden Enden der jeweiligen Transportpalette 3 vorgesehen und bilden die in die Ausnehmungen 8 der Kettenräder 4 und 5 eingreifenden Mitnehmerelemente des Transportelementes 2.
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Bevorzugt erstreckt sich die Transportpalettenführung 21 auch im Bereich der Kettenräder 4 und 5. Diese sind hierfür dann jeweils zweiteilig ausgeführt, und zwar mit einem oberen und einem unteren Kettenradelement, welches die Ausnehmungen 8 aufweist. Zwischen diesen beiden Kettenradelementen verläuft dann die die Transportpalettenführung 21.
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An den Abschnitten 15 und 17 ist die Transportpalettenführung 22 so ausgebildet, dass sich die Laufrollen 20 und damit die Achsen 23 bzw. Kettengelenke auf einer Ausgleichskurve 24 bewegen, die entsprechend den 6 und 7 mit zunehmendem Winkelabstand α (in Drehrichtung B bzw. C um die Achse 4.1 bzw. 5.1) vom Transportpalettenauslauf 11.2 bzw. 12.2 radial zur Achse 4.1 bzw. 5.1 einen zunehmenden Abstand ∆ von dem Teilkreis 8.1 aufweist, wie dies in den 6 und 7 dargestellt ist, in denen mit R der Radius des Teilkreises 8.1, d.h. der Achsabstand bezeichnet ist, der zwischen der Achse 4.1 bzw. 5.1 und dem Gelenkpunkt bzw. dem Gelenkbolzen 23 zwischen zwei Transportpaletten 3 besteht, wenn sich dieser Gelenkpunkt bzw. Gelenkbolzen 23 auf dem Abschnitt 11 bzw. 12 der Umlauf- oder Bewegungsbahn 10 befindet. Mit r24 ist dort der radiale Abstand der Ausgleichskurve 24 von der Achse 4.1 bzw. 5.1 bezeichnet.
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Der von speziellen Abmessungen des Transportsystems 1 unabhängige grundsätzliche Verlauf von ∆ in Abhängigkeit vom Winkelabstand α ist aus der 10 ersichtlich. Wie dort gezeigt, weist der Abstand ∆ mit steigendem Winkelabstand α zunächst einen steilen Abstieg, anschließend einen abgeflachten Verlauf und anschließend erneut einen steilen Anstieg auf, der dann bei einem Winkelabstand α, der dem Teilungsabstand der Ausnehmungen 8 bzw. der Kettengliedlänge KL entspricht und bei der dargestellten Ausführungsform 45° beträgt, in die Transportpalettenführung 22 des Abschnittes 13 bzw. 14 übergeht. Der maximale Wert des Abstandes ∆ ist gleich dem Versatz d. Der Winkelabstand α Null liegt also vor, wenn sich die betreffende Ausnehmung 8 am Transportpalettenauslauf 11.2 bzw. 12.2 befindet, und der Winkel α = 45° vorliegt, wenn die betreffende Ausnehmung die Ebene E4 bzw. E5 erreicht hat.
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Bezogen auf jeweils eine Ebene, die die Winkelhalbierende der Drehbewegung des Kettenrades 4 bzw. 5 zwischen dem Transportpaletteneinlauf 11.1 und dem Transportpalettenauslauf 11.2 bzw. zwischen dem Transportpaletteneinlauf 12.1 und dem Transportpalettenauslauf 12.2 einschließt und die senkrecht zur XY-Ebene orientiert ist, ist der Verlauf der Ausgleichskurven 24a an den Abschnitten 16 und 18 spiegelsymmetrisch zu den Ausgleichskurven 24 ausgebildet. Weiterhin ist bei der dargestellten Ausführungsform die Ausgleichskurve 24 am Transportpalettenauslauf 11.2 bzw. 12.2 jedes Kettenrades 4 bzw. 5 spiegelsymmetrisch zu der Ausgleichskurve 24a des Transportpaletteneinlaufs 11.1 bzw. 12.1 des jeweils anderen Kettenrades 5 bzw. 4 ausgeführt ist, und zwar bezogen auf eine Mittelebene EM2, die die Y-Achse und die Z-Achse einschließt und senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen den Achsen 4.1 und 5.1 der Kettenräder 4 und 5 orientiert ist. Der Verlauf der Ausgleichskurven 24a der Abschnitte 16 und 18 ist in den 8 und 9 dargestellt. Für die Ausgleichskurven 24a ergibt sich ein Verlauf des Abstandes ∆, der dem Verlauf dieses Abstandes ∆ bei den Ausgleichskurven 24 entspricht, allerdings in Abhängigkeit von einem Winkelabstand β (entgegen der Drehrichtung B bzw. C um die Achse 4.1 bzw. 5.1) vom Transportpaletteneinlauf 11.1 bzw. 12.1.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transportsystems
1 mit achtgliedrigen Kettenrädern
4 und
5 ist wie folgt ausgebildet:
Kettengliederlänge KL | 80 Einheiten |
Durchmesser des Teilkreises 8.1 | etwa 209 Einheiten |
Abstand der Abschnitte 13 und 14 von der Mittelebene EM1 | jeweils etwa 107,5 Einheiten |
Versatz d | etwa 3–4 Einheiten, |
Eine Einheit ist dabei bevorzugt 1 mm. | |
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Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transportsystems
1 wird pro Grad Drehwinkeländerung der Kettenräder
4 und
5 das Transportelement
1 um 80 Einheiten/45 = 1,7777 Einheiten bewegt. Weiterhin ergibt sich für die Ausgleichskurve
24 des Abschnittes
15 der aus der nachstehenden Tabelle 1 ersichtliche optimale Verlauf in Abhängigkeit vom Winkelabstand α: Tabelle 1
Winkelabstand α | Px-Wert | Py-Wert |
0 | 73,910 | 73,910 |
5 | 67,653 | 80,311 |
10 | 60,589 | 86,023 |
15 | 52,922 | 91,022 |
20 | 44,814 | 95,312 |
25 | 36,398 | 98,920 |
30 | 27,774 | 101,888 |
35 | 19,016 | 104,266 |
40 | 10,181 | 106,115 |
45 | 1,304 | 107,500 |
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Dabei sind Px der Positionswert in der X-Achse und Py der Positionswert in der Y-Achse, und zwar bezogen auf ein Koordinatensystem, dessen Nullpunkt mit der Achse 4.1 zusammenfällt.
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Die 10 ist der Verlauf des Abstandes ∆ zwischen der Ausgleichskurve 24 und dem Teilkreis 8.1 in Einheiten angegeben, und zwar in Abhängigkeit von dem Winkelabstand α in Drehrichtung B des Kettenrades 4, wobei eine Einheit bevorzugt wiederum 1mm ist. Wie erwähnt, weist ∆ in Abhängigkeit vom Winkelabstand α den in etwa S-förmigen Verlauf auf, mit einem steileren Anstieg zwischen dem Winkelabstand α gleich Null und einem Winkelabstand α, der etwa 25% bis 27% des Winkel- oder Teilungsabstandes zwischen zwei Kettenrad-Eingriff- oder Mitnahmebereichen oder Ausnehmungen 8 entspricht. Der erreichte Zwischenwert von ∆ steigt dann mit zunehmendem Winkelabstand α nur verzögert an, bis schließlich bei einem Winkelabstand α, der in etwa 65% bis 70% des Winkel- oder Teilungsabstandes zwischen zwei Ausnehmungen 8 entspricht, ein erneuter steiler Anstieg ∆ mit zunehmendem Drehwinkel α erfolgt.
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Die Darstellung der
10 und die Tabelle 1 gelten analog auch für die Ausgleichskurve
24 des Bereichs
17, allerdings entsprechend der nachstehenden Tabelle 2 mit umgekehrtem Vorzeichen der Positionswerte Px und Py: Tabelle 2
Winkelabstand α | Px-Wert | Py-Wert |
0 | –73,910 | –73,910 |
5 | –67,653 | –80,311 |
10 | –60,589 | –86,023 |
15 | –52,922 | –91,022 |
20 | –44,814 | –95,312 |
25 | –36,398 | –98,920 |
30 | –27,774 | –101,888 |
35 | –19,016 | –104,266 |
40 | –10,181 | –106,115 |
45 | –1,304 | –107,500 |
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Die vorgenannten Positionswerte Px und Py beziehen sich wiederum auf ein die X-Achse und die Y-Achse einschließendes Koordinatensystem, dessen Nullpunkte mit der Achse 5.1 zusammenfällt, und zwar in Abhängigkeit von dem Winkelabstand α vom Transportpalettenauslauf 12.2 in Drehrichtung C, wobei der Winkelabstand α am Transportpalettenauslauf 12.2 gleich Null und am Transportpaletteneinlauf 14.1 gleich dem Winkel- oder Teilungsabstandes zwischen zwei Ausnehmungen 8 ist.
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Die Ausgleichskurve
24a des Abschnitts
16 ist durch die in der nachstehenden Tabelle 3 angegebenen Positionswerte Px und Py definiert. Tabelle 3
Winkelabstand β | Px-Wert | Py-Wert |
0 | –73,910 | 73,910 |
5 | –67,653 | 80,311 |
10 | –60,589 | 86,023 |
15 | –52,922 | 91,022 |
20 | –44,814 | 95,312 |
25 | –36,398 | 98,920 |
30 | –27,774 | 101,888 |
35 | –19,016 | 104,266 |
40 | –10,181 | 106,115 |
45 | –1,304 | 107,500 |
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Die vorgenannten Positionswerte Px und Py beziehen sich wiederum auf ein die X-Achse und die Y-Achse einschließendes Koordinatensystem, dessen Nullpunkte mit der Achse 5.1 zusammenfällt, und zwar in Abhängigkeit von einem Winkelabstand β vom Transportpaletteneinlauf 12.1, entgegen der Drehrichtung C, wobei der Winkelabstand β am Transportpaletteneinlauf 12.1 gleich Null und am Transportpalettenauslauf 13.2 gleich dem Winkel- oder Teilungsabstandes zwischen zwei Ausnehmungen 8 ist
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Die Ausgleichskurve
24a des Abschnittes
18 ist analog zur Ausgleichskurve
24a des Abschnitts
16 ausgeführt, allerdings entsprechend der nachstehenden Tabelle 4 mit umgekehrtem Vorzeichen der Positionswerte Px und Py: Tabelle 4
Winkelabstand β | Px-Wert | Py-Wert |
0 | 73,910 | –73,910 |
5 | 67,653 | –80,311 |
10 | 60,589 | –86,023 |
15 | 52,922 | –91,022 |
20 | 44,814 | –95,312 |
25 | 36,398 | –98,920 |
30 | 27,774 | –101,888 |
35 | 19,016 | –104,266 |
40 | 10,181 | –106,115 |
45 | 1,304 | –107,500 |
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Die vorgenannten Positionswerte Px und Py beziehen sich wiederum auf ein die X-Achse und die Y-Achse einschließendes Koordinatensystem, dessen Nullpunkte mit der Achse 5.1 zusammenfällt, und zwar in Abhängigkeit von dem Winkelabstand β vom Transportpaletteneinlauf 11.1, entgegen der Drehrichtung B, wobei der Winkelabstand β am Transportpaletteneinlauf 11.1 gleich Null und am Transportpalettenauslauf 14.2 gleich dem Winkel- oder Teilungsabstandes zwischen zwei Ausnehmungen 8 ist
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Bei beiden Ausgleichskurven 24a ergibt sich somit ein Verlauf für den Abstand ∆ zwischen der Ausgleichskurve 24a und dem Teilkreis 8.1, der der Darstellung der 10 entspricht, allerdings in Abhängigkeit von dem Winkelabstand β.
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Der S-förmige Verlauf der Differenz ∆ zwischen der Ausgleichskurve 24 bzw. 24a und dem Teilkreis 8.1, auf dem sich die Kettenrad-Eingriff- oder Mitnahmebereiche oder Ausnehmungen 8 bewegen, ist unabhängig von speziellen Abmessungen des Transportsystems aber typisch für die Ausgleichskurven 24 und 24a des erfindungsgemäßen Transportsystems bzw. für den Verlauf der Führungen der Abschnitte 15–18, die jeweils zwischen den geradlinigen Abschnitten 14 und 15 und den Kettenrädern 4 und 5 bzw. den dortigen Transportpaletten-Einläufen und Ausläufen vorgesehen sind. Weiterhin sind die Ausgleichskurven 24 und 24a in jedem Fall so ausgebildet, dass die Ausgleichskurve keinesfalls den Teilkreis 8.1 schneidet, d.h. der Abstand ∆ zwischen der Ausgleichskurve 24, 24a und dem Teilkreis 8.1 Null oder größer als Null ist.
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Durch den typischen S-förmigen Verlauf der Ausgleichskurven 24 und 24a wird nicht nur eine linear proportionale Bewegung der Transportpaletten 3 in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Kettenräder 4 und 5 insbesondere auch auf den Abschnitten 13 und 14 der Bewegungsbahn 10 erreicht, sondern auch erreicht, dass jeder Drehschritt der Kettenräder 4 und 5 jeweils denselben Bewegungsschritt der Transportpaletten 3 auf den Abschnitten 13 und 14 erzeugt.
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Aus den Figuren ist ersichtlich, dass die Ausgleichskurven 24, 24a an den wenigstens zwei Kettenrädern 4, 5 jeweils vollständig innerhalb eines Winkelbereichs (α, β) verlaufen, der sich zwischen dem Transportpaletteneinlauf 11.2, 12.2 und einer die Achse 4.1, 5.1 des betreffenden Kettenrades 4, 5 einschließenden Ebene E4, E5 bzw. der sich zwischen dem Transportpalettenauslauf 11.1, 12.1 und dieser die Achse 4.1, 5.1 des betreffenden Kettenrades 4, 5 einschließenden Ebene E4, E5 erstreckt, wobei der Winkelbereich maximal 45° beträgt.
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Ganz allgemein lassen sich die Ausgleichskurven
24 und
24a jeweils durch eine Folge von Schnittpunkten zweier Kreise darstellen, deren Radius jeweils gleich der Kettengliedlänge KL ist und deren Mittelpunkt sich in Abhängigkeit vom Winkelabstand α bzw. β von dem Transportpaletteneinlauf
11.1 bzw.
12.1 und Transportpalettenauslauf
11.2 bzw.
12.2 verlagert, wie dies in den
11 und
12 für die Ausgleichskurve
24 am Transportpalettenauslauf
11.2 angedeutet ist. Für die Bestimmung der Ausgleichskurve
24 am Transportpalettenauslauf
11.2 gilt also:
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Mit x1 und y1 sind dabei die Koordinaten des Mittelpunktes des einen Kreises und mit x2 und y2 die Koordinaten des Mittelpunktes des anderen Kreises bezeichnet, und zwar bezogen auf das Koordinatensystem, welches die x-Achse und die hierzu senkrecht verlaufende y-Achse einschließt und dessen Nullpunkt mit der Achse 4.1 des Kettenrades 4 zusammenfällt. Die positive Richtung der x-Achse erstreckt sich dabei bei der für die 3 gewählten Darstellung nach links, d.h. zu der dem Kettenrad 5 abgewandten Seite. Der Winkelabstand α ist der Abstand von dem Transportpalettenauslauf 11.2 in der Drehrichtung B des Kettenrades 4. Der Winkelabstand α ist demnach gleich Null am Transportpalettenauslauf 11.2 und ist am Übergang zu dem Abschnitt 13 der Umlauf- oder Bewegungsbahn 10 gleich dem Teilungsabstand zwischen zwei Eingriff- oder Mitnahmebereichen 8 des Kettenrades 4, die in Drehrichtung B aufeinander folgen. Weiterhin sind R der Radius des Teilkreises 8.1, n die Teilung des Kettenrades 4, KL die Kettengliedlänge und d der Versatz, d.h. der maximale Wert des Abstandes ∆.
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Zwischen dem Radius R und der Kettengliedlänge KL besteht außerdem folgender Zusammenhang:
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Für die Koordinaten x und y des jeweiligen Schnittpunktes der beiden Kreise und damit für den Verlauf der Ausgleichskurve
24 ergibt sich somit:
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Hierbei sind:
der normierte Vaktor zu x → und ∥·∥ die Euklidische Vektornorm.
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Aus den vorstehenden Koordinaten x und y der Schnittpunkte der beiden Kreise kann dann auch der Verlauf der Differenz ∆ in Abhängigkeit von dem Winkelabstand α bestimmt werden:
∆ = r(α) – R Hierbei ist:
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Da die Ausgleichskurven 24 und 24a, wie oben bereits beschrieben, jeweils spiegelsymmetrisch zu den Ebenen EM1 und EM2 ausgeführt sind, können aus dem in der vorstehend beschriebenen Weise ermittelten Verlauf der Ausgleichskurve 24 am Transportpalettenauslauf 11.2 auch die übrigen Ausgleichskurven 24 und 24a ermittelt werden.
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Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Transportsystem
- 2
- Kettenartigen Transportelement
- 3
- Transportpalette
- 3.1
- Aufnahme
- 4, 5
- Kettenrad
- 4.1, 5.1
- Achse des Kettenrades
- 6
- Antriebsrotor (Torquemotor)
- 7
- Maschinengestellt
- 8
- Kettenrad-Eingriff- oder Mitnahmebereich oder Kettenradausnehmung
- 8.1
- Teilkreis der Ausnehmungen 8
- 9
- Produkt oder Werkstück
- 10
- Bewegungsbahn der Transportpaletten 3
- 11–18
- Abschnitte der Bewegungsbahn 10
- 19, 20
- Laufrollen an den Transportpaletten 3
- 21, 22
- Transportpaletten-Führung
- 23
- Achse
- 24, 24a
- Ausgleichskurve
- A
- Transportrichtung der Transportpaletten 3
- BC
- Drehrichtung der Kettenräder 4 und 5
- EM1, EM2
- Mittelebene
- E4, E5
- Ebene
- KL
- Kettengliedlänge
- d
- Versatz
- R
- Radius des Teilkreises 8.1
- r24
- radiale Abstand der Ausgleichskurve 24
- r24a
- radiale Abstand der Ausgleichskurve 24a
- ∆
- Abstand zwischen Ausgleichskurve 24/24a und Teilkreis 8.1
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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