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Die Erfindung betrifft eine Anlage für den Karosseriebau gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine Anlage für den Karosseriebau der eingangs genannten Art ist im Grunde aus dem Dokument
DE 201 21 630 U1 bekannt. Diese Anlage besteht aus einer typischer Weise in einem Schaltschrank untergebrachten Zentralsteuerungseinheit (dort übergeordnete Steuerung genannt) und einer elektrisch betriebenen, zur Regelung ihrer Bewegung eine eigene Steuerungseinheit aufweisenden Betätigungsvorrichtung (dort Klemmvorrichtung genannt). Es ist zwar im besagten Dokument nicht explizit erwähnt, der Fachmann weiß aber, dass eine solche Anlage neben der Zentralsteuerungseinheit stets aus mehreren (also mindestens zwei) solcher, jeweils direkt mit der Zentralsteuerungseinheit verbundener Betätigungsvorrichtungen besteht. Eine solche Anlage wird im Automobilbau zum Beispiel beim Zusammenschweißen der einzelnen Karosserieteile verwendet, wobei unter einer Betätigungsvorrichtung nachfolgend ganz allgemein eine Spann-, eine Schwenk-, eine Zentrier- oder auch eine Positioniervorrichtung oder dergleichen zu verstehen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage für den Karosseriebau der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll eine Anlage für den Karosseriebau mit reduziertem Verkabelungsaufwand geschaffen werden.
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Diese Aufgabe ist mit einer Anlage der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Steuerungseinheit einer der beiden Betätigungsvorrichtungen über die Steuerungseinheit der anderen der beiden Betätigungsvorrichtungen mit der Zentralsteuerungseinheit verbunden ausgebildet ist.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung somit dadurch aus, dass zwar nach wie vor eine Steuerungseinheit einer ersten Betätigungsvorrichtungen direkt mit der Zentralsteuerungseinheit verbunden ausgebildet ist, dass aber nunmehr mindestens eine Steuerungseinheit einer zweiten Betätigungsvorrichtungen nicht mehr direkt, sondern nur noch indirekt über die Steuerungseinheit der ersten Betätigungsvorrichtungen mit der Zentralsteuerungseinheit verbunden ausgebildet ist. Es ist somit nicht mehr jede Steuerungseinheit der Betätigungsvorrichtungen der Anlage direkt mit der Zentralsteuerungseinheit verbunden; vielmehr ist es erfindungsgemäß möglich, nur noch eine erste Steuerungseinheit einer ersten Betätigungsvorrichtung direkt mit der Zentralsteuerungseinheit zu verbinden, während bereits eine zweite Steuerungseinheit einer zweiten Betätigungsvorrichtung dann nur noch mit der ersten Steuerungseinheit der ersten Betätigungsvorrichtung verbunden ausgebildet ist und von dieser die von der Zentralsteuerungseinheit kommenden Signale erhält, d. h. die von der Zentralsteuerungseinheit kommenden Signale werden von einer zur nächsten Betätigungsvorrichtung durchgeschleift, wobei erfindungsgemäß besonders bevorzugt vorgesehen ist, eine ganze Reihe von Betätigungsvorrichtungen auf diese Weise hintereinander zu schalten, was vorteilhaft zu einer erheblichen Verringerung des Verkabelungsaufwandes führt.
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Besonders bevorzugt ist bei alledem vorgesehen, dass die Steuerungseinheiten der Betätigungsvorrichtungen als zum Senden, Empfangen und Verarbeiten von Datenpaketen vorgesehene Datenverarbeitungseinheiten ausgebildet sind. Mit anderen Worten zeichnet sich eine solche Anlage somit dadurch aus, dass die Betätigungsvorrichtungen jeweils mit einem eigenen, vollständigen Computer versehen sind, der vollständig die Regelung der Betätigungsvorrichtung übernimmt: Zwischen der Betätigungsvorrichtung bzw. deren Datenverarbeitungseinheit und der Zentralsteuerungseinheit, die in diesem Fall ebenfalls als zum Senden, Empfangen und Verarbeiten von Datenpaketen vorgesehene Datenverarbeitungseinheit ausgebildet ist, werden somit keine einfachen elektrischen Signale, sondern wie in einem Computer-Netzwerk Datenpakete versandt, was sogar einen Betrieb der Anlage in Echtzeit (siehe hierzu auch https://de.wikipedia. org/w/index.php?title=Echtzeit&oldid=168410740) ermöglicht. Die somit mit einem vollständigen Computer versehene Betätigungsvorrichtung wird damit zu einer „intelligenten“ Betätigungsvorrichtung, die vorzugsweise zum Beispiel beim Einrichten sogar über eine eigene graphische Benutzerschnittstelle bedienbar ist, was zur Folge hat, dass die Einrichtung nicht mehr wie bisher über einen auf die Zentralsteuerungseinheit zugreifenden Programmierer erfolgen muss, sondern einfach über das elektromechanisch geschulte Fachpersonal erfolgen kann.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Der Vollständigkeit halber wird noch auf folgenden Stand der Technik hingewiesen:
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Aus dem Dokument
DE 20 2008 013 025 U1 ist ebenfalls eine elektrisch betriebene Betätigungsvorrichtung bekannt. Bei dieser aus dem Hause der Anmelderin stammenden Entwicklung war allerdings wie beim eingangs genannten Stand der Technik jeweils eine Direktverbindung der Betätigungsvorrichtung mit der Zentralsteuerungseinheit vorgesehen.
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Es wird dabei noch darauf hingewiesen, dass die Betätigungsvorrichtung in diesem Dokument „Schwenkspannvorrichtung“ genannt wird, was allerdings nicht korrekt ist, da es sich tatsächlich um eine Schwenk- und nicht um eine Spannvorrichtung handelt. Der Unterschied zwischen diesen beiden Vorrichtungen besteht dabei darin, dass eine Schwenkvorrichtung dazu dient, einen Gegenstand zwischen zwei Positionen mit einem fest definierten Drehmoment zu verschwenken, während eine Spannvorrichtung zum Festspannen eines Gegenstandes mit einer bedarfsabhängig einstellbaren Kraft dient. Dass es sich bei der zitierten Dokument um eine Schwenkvorrichtung handelt erkennt der Fachmann an dem in 1 und 2 dargestellten Schwenkarm.
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Ferner wird noch darauf hingewiesen, dass im vorgenannten Dokument (siehe Absatz [0024]) zwar von einem sogenannten Absolutdrehweggeber bzw. Drehweggeber die Rede ist, es sich bei diesem Geber aber, wie der Fachmann weiß, schlicht um ein in der Motoren-Hardware verbautes, einfaches Elektronikbauteil handelt, das lediglich die absolute Drehwinkelposition des Motors erfasst und es sich somit nicht um eine selbstständig arbeitende, zum Senden, Empfangen und Verarbeiten von Datenpaketen vorgesehene Datenverarbeitungseinheit, also einen selbständigen Computer, handelt.
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Auch aus dem Dokument
DE 10 2013 005 484 B3 ist eine elektrisch betriebene Betätigungsvorrichtung, genauer gesagt eine Kniehebelspannvorrichtung, bekannt, die aber genau wie der eingangs genannte Stand der Technik stets direkt mit einer Zentralsteuerungseinheit verbunden ist. Mit Blick darauf, dass bei dieser Spannvorrichtung offenkundig im Kopfstück Sensoren zur Stellungsabfrage (dort Bezugszeichen
8 und
9) vorgesehen sind, folgt für den Fachmann darüber hinaus unmittelbar, dass diese Spannvorrichtung keine eigene Datenverarbeitungseinheit aufweist, denn eine solche macht die Verwendung von derartigen kostenintensiver Sensoren vorteilhafter Weise gerade überflüssig.
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Die erfindungsgemäße Anlage für den Karosseriebau einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigt
- 1 schematisch die erfindungsgemäße Anlage für den Karosseriebau mit einer Zentralsteuerungseinheit und drei Betätigungsvorrichtungen; und
- 2 teilweise im Schnitt eine Betätigungsvorrichtung für die Anlage gemäß 1.
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Die in 1 dargestellte Anlage für den Karosseriebau besteht zunächst in an sich bekannter Weise aus einer Zentralsteuerungseinheit 1 und mindestens zwei (dargestellt sind drei) elektrisch betriebenen, zur Regelung ihrer Bewegung jeweils eine eigene Steuerungseinheit 2.1 aufweisenden Betätigungsvorrichtungen 2.
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Bezüglich der genannten Betätigungsvorrichtung ist dabei mit Verweis auf 2 besonders bevorzugt vorgesehen, dass diese ein Kopfstück 8 zur drehbaren Lagerung eines Betätigungselements 9 (hier zum Beispiel ein Spannarm, möglich sind aber zum Beispiel auch andere Kopfstücke mit Positionier-, Zentrier- oder Schwenkeigenschaften, also insbesondere mit einem Positionier- oder Zentierdorn oder mit einem Schwenkarm) aufweist, wobei das Betätigungselement 9 über ein im Kopfstück 8 angeordnetes Getriebe 10 mit einem am Kopfstück 8 angeordneten elektrischen Motor 7 wirkverbunden ausgebildet ist. Ein vom elektrischen Motor 7, der erfindungsgemäß besonders bevorzugt als Wechselspannungs-Servomotor ausgebildet ist (gemäß https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Servomotor&oldid= 163347715 werden als Servomotoren spezielle Elektromotoren bezeichnet, die die Kontrolle der Winkelposition ihrer Motorwelle sowie der Drehgeschwindigkeit und Beschleunigung erlauben), erzeugtes Drehmoment wird somit über das Getriebe 10 auf das Betätigungselement 9 übertragen.
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Weiterhin ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Kopfstück 8 aus zwei Halbschalen gebildet ist. In 2 ist dabei der elektrische Motor 7 in voller Seitenansicht, das Kopfstück 8 dagegen in einer Montagesituation gezeigt, bei der eine der beiden Halbschalen demontiert ist, d. h. man sieht in 2 die Betätigungsvorrichtung mit geöffnetem Kopfstück 8. Wie ersichtlich, verläuft dabei die Teilungsebene der Halbschalen parallel zur Drehachse des elektrischen Motors 7. Außerdem ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass Lager des Getriebes 10 in einer bzw. der Teilungsebene des aus zwei Halbschalen gebildeten Kopfstücks 8 angeordnet sind.
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Um die Betätigungsvorrichtung besonders klein bzw. jedenfalls mindestens genauso klein wie vergleichbare pneumatische Betätigungsvorrichtungen ausbilden zu können ist, weiterhin besonders bevorzugt vorgesehen, dass diese fett- und nicht ölgeschmiert ausgebildet ist. Die kompakte Bauart bei einer fettgeschmierten Betätigungsvorrichtung ergibt sich dabei daraus, dass die Räume für die zu schmierenden Bauteile klein gehalten werden müssen, damit sich das Fett nicht an einer Stelle sammelt, die gar nicht geschmiert werden muss.
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Wesentlich für die erfindungsgemäße Anlage für den Karosseriebau ist nun (siehe hierzu wieder 1), dass die Steuerungseinheit 2.1 einer der beiden Betätigungsvorrichtungen 2 über die Steuerungseinheit 2.1 der anderen der beiden Betätigungsvorrichtungen 2 mit der Zentralsteuerungseinheit 1 verbunden ausgebildet ist.
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Beim im 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Maßgabe dabei, wie ersichtlich, dadurch umgesetzt, dass lediglich eine einzige, als erste bezeichnete Betätigungsvorrichtung 2 mit der Zentralsteuerungseinheit 1 verbunden ist, während die hier als zweite bezeichnete mit der ersten und die hier als dritte bezeichnete mit der zweiten Betätigungsvorrichtung verbunden ist. Die von der Zentralsteuerungseinheit 1 kommenden Signale werden somit erfindungsgemäß, wie bereits erwähnt, von einer zu nächsten Betätigungsvorrichtung durchgeschleift.
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Wie weiter oben bereits erläutert, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerungseinheiten 2.1 der Betätigungsvorrichtungen 2 als zum Senden, Empfangen und Verarbeiten von Datenpaketen vorgesehene Datenverarbeitungseinheiten ausgebildet sind. Die Steuerungseinheiten 2.1 sind damit als vollwertige Computer ausgebildet, auf denen zum Betrieb der Betätigungsvorrichtung eine Software installiert ist, die man auch als sogenannte Firmware bezeichnet (siehe hierzu https:// de.wikipedia.org/w/index.php?title=Firmware&oldid=166082869): „Unter Firmware (engl. firm ,fest‘) versteht man Software, die in elektronischen Geräten eingebettet ist“). Dank dieser Datenverarbeitungseinheiten ist es dabei möglich, dass die Steuerungseinheit 2.1 in jeder Motorposition zur Erfassung wahlweise einer Position, einer Kraft, eines Drehmoments, einer Geschwindigkeit und/oder einer Temperatur des elektrischen Motors 7 ausgebildet ist.
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Auf Basis der Verwendung der Datenverarbeitungseinheiten ist es im übrigen und im Unterschied zur eingangs genannten
DE 201 21 630 U1 auch erstmals möglich, das Getriebe
10 zwischen dem elektrischen Motor
7 und dem Betätigungselement
9 endstellungsabfrageeinrichtungsfrei bzw. ohne eine Einrichtung zur Abfrage der Endstellung auszubilden.
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Wie sich aus den 1 und 2 ergibt, ist ferner besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerungseinheit 2.1 in einem am elektrischen Motor 7 angeordneten Zusatzgehäuse 12 untergebracht ist.
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Weiterhin ist, wie in 1 dargestellt, ganz besonders bevorzugt vorgesehen, dass eine elektrische Verkabelung 3, die aus mehreren parallel laufenden Kabelsträngen gebildet sein kann, wahlweise zwischen der Zentralsteuerungseinheit 1 und einer Steuerungseinheit 2.1 einer Betätigungsvorrichtung 2 und/oder zwischen Steuerungseinheiten 2.1 zweier Betätigungsvorrichtungen 2 sowohl zur Übertragung von Informationen (vorzugsweise LAN-basiert, siehe hierzu auch https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Local_Area_Network&oldid=168795260) als auch zur Stromversorgung (vorzugsweise 24 Volt Gleichstrom, wobei die Betätigungseinrichtung 2 in diesem Fall, und falls der elektrische Motor 7, wie oben erwähnt, vorzugsweise mit Wechselstrom betrieben wird, einen Stromrichter zur Umwandlung des Gleichstroms in Wechselstrom aufweist) ausgebildet ist, d. h. Dank dieser Maßgabe ist es möglich, die Zentralsteuerungseinheit 1 und die Betätigungsvorrichtungen 2 auf denkbar einfache Weise miteinander zu verbinden, denn ist ist lediglich jeweils ein Kabelstrang von der Zentralsteuerungseinheit 1 zu ersten Betätigungsvorrichtung 2, von dieser ein Kabelstrang zur zweiten Betätigungsvorrichtung 2 und von dieser ein Kabelstrang zur dritten Betätigungsvorrichtung 2 zu ziehen.
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Darüber hinaus ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Anlage bzw. insbesondere die Zentralsteuerungseinheit 1, die Betätigungsvorrichtung 2 und die Verkabelung 3, die man auch „Hybridverkabelung“ nennen kann, zur Erfüllung der sogenannten Stoppkategorie 1 (STO - „Safe Torque Off“) nach EN 60204 (siehe auch https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Sicherheitsfunktion&oldid=166726912) ausgebildet sind, d. h. insbesondere wahlweise die Zentralsteuereinheit 1, die Betätigungsvorrichtung 2 und/oder die Verkabelung 3 weisen auch integrierte bzw. antriebsintegrierte Sicherheitsfunktionen auf, mit denen Gefahren für die Gesundheit, die von der laufenden Anlage ausgehen, maximal reduziert werden.
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Dabei ist weiterhin (vergleiche 1) besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerungseinheit 2.1 einer Betätigungsvorrichtung 2 wahlweise zur Verbindung mit der Zentralsteuerungseinheit 1 und einer Steuerungseinheit 2.1 einer anderen Betätigungsvorrichtung 2 oder zur Verbindung mit einer Steuerungseinheit 2.1 einer anderen Betätigungsvorrichtung 2 und einer Steuerungseinheit 2.1 einer dritten Betätigungsvorrichtung 2 zwei elektronische, vorzugsweise identisch ausgebildete und vorzugsweise ebenfalls an einem bzw. dem am elektrischen Motor 7 angeordneten Zusatzgehäuse 12 angebrachte Schnittstellen 4 aufweist.
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Ferner ist, wie auch oben bereits erläutert, besonders bevorzugt eine graphische Benutzerschnittstelle zur Einstellung von Größen wie wahlweise Kraft, Drehmoment, Winkelposition und/oder Geschwindigkeit der Betätigungsvorrichtung 2 vorgesehen, wobei diese weiterhin besonders bevorzugt wahlweise als Software (Firmware) auf der Zentralsteuerungseinheit 1 und/oder auch als sogenannte „App“ (siehe hierzu auch https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Anwendungssoftware& oldid=168914545) auf einem mobilen Computer, wie zum Beispiel einem Tablet-Computer oder einem Smartphone, gespeichert ist.
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Damit die Betätigungsvorrichtung 2 bei (aus welchem Grund auch immer) abgeschalteter Stromversorgung in der jeweiligen Position verharrt, ist ferner ganz besonders bevorzugt vorgesehen, dass diese zur Realisierung einer Selbsthemmung ein aus Schneckenwelle 5 und Schneckenrad 6 bestehendes Schneckengetriebe aufweist (siehe hierzu auch https://de.wikipedia.org/w/ index.php?title=Schneckengetriebe&oldid=166434662). Dank dieses Schneckengetriebes ist es dabei darüber hinaus möglich, dass die Betätigungsvorrichtung 2 einen Drehwinkel von 360° aufweist.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass wahlweise eine Drehachse der Schneckenwelle 5 parallel und/oder eine Drehachse des Schneckenrades 6 senkrecht zu einer Drehachse des elektrischen Motors 7 verlaufend ausgebildet ist.
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Wie in 2 angedeutet dargestellt, ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass zwischen dem elektrischen Motor 7 und der Schneckenwelle 5 ein Stirnradgetriebe 11 angeordnet ist.
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Schließlich ist bevorzugt vorgesehen (aber nicht extra dargestellt), dass das Schneckenrad 6 mittels einer Kerbverzahnung mit einem bzw. dem Betätigungselement 9 bzw. dessen Drehachse verbunden ausgebildet ist.
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Wie sich aus den voranstehenden Erläuterungen schließen lässt, gehört die erfindungsgemäße Anlage für den Karosseriebau zu einer völlig neuen Generation solcher Anlagen, denn das neue Konzept ermöglicht einen bisher nicht erreichten Bedienungskomfort, der mit der sehr einfachen Verkabelung 3 der Betätigungsvorrichtungen 2 beginnt und mit der benutzerfreundlichen Einstellbarkeit der Gesamtanlage über eine graphische Benutzerschnittstelle zum Beispiel auf einem mobilen Endgerät wie Tablet-Computer endet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zentralsteuerungseinheit
- 2
- Betätigungsvorrichtung
- 2.1
- Steuerungseinheit
- 3
- Verkabelung
- 4
- Schnittstelle
- 5
- Schneckenwelle
- 6
- Schneckenrad
- 7
- elektrischer Motor
- 8
- Kopfstück
- 9
- Betätigungselement
- 10
- Getriebe
- 11
- Stirnradgetriebe
- 12
- Zusatzgehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20121630 U1 [0002, 0023]
- DE 202008013025 U1 [0010]
- DE 102013005484 B3 [0013]
