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Die Erfindung betrifft, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines Werkstücks in einer Förderstrecke, insbesondere in einer Fließfertigung, mit mindestens einem Werkstückträger zum Halten eines Werkstücks, mit mindestens einer Werkzeugeinrichtung zum Bearbeiten des Werkstücks, mit mindestens einem Sensorelement, mit mindestens einem Positionsgeber und mit mindestens einer Auswerteeinrichtung, wobei der Positionsgeber an dem Werkstückträger angeordnet ist, wobei der Werkstückträger in einer Förderstrecke bewegbar ist, wobei das Sensorelement Signale des Positionsgebers empfängt, wobei das Sensorelement die empfangenen Signale an die Auswerteeinrichtung überträgt, wobei die Auswerteeinrichtung die von dem Sensorelement übermittelten Signale in Positionsdaten des Positionsgebers überführt, wobei die Werkzeugeinrichtung bewegbar ist, wobei die Werkzeugeinrichtung eine Werkzeugsteuerung aufweist, wobei die Auswerteeinrichtung die Positionsdaten an die Werkzeugsteuerung überträgt und wobei die Werkzeugsteuerung die Positionsdaten als Steuergröße zur Bewegung der Werkzeugeinrichtung verwendet.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Werkstücks in einer Förderstrecke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
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Die in der Fließfertigung nötige Bewegungssynchronisation zwischen Industrierobotern und der entsprechenden Fördertechnik, die die zu bearbeitenden Werkstücke bewegt, fordert die laufende Erfassung der Werkstückposition in der Bewegungsrichtung der Förderstrecke. Für die Positionsbestimmung werden üblicherweise Drehgeber verwendet, die an sich drehenden Teilen der Fördertechnik, wie etwa an Kettenrädern oder Riemenscheiben, angebracht sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die lineare Bewegung zunächst mithilfe von Reibrädern in eine Drehbewegung umzuwandeln, um sie dann mithilfe des genannten Drehgebers zu erfassen.
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Nachteilig bei dieser Art der Positionserfassung ist jedoch, dass sich der Verschleiß des Reibrades über die Abnahme des Radius direkt auf die Messwerte auswirkt und die Qualität der Messung dadurch mit der Zeit abnimmt.
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Eine andere Möglichkeit der Positionserfassung ist in der
DE 41 35 206 A1 offenbart. Die Geschwindigkeit des Werkstückträgers wird berührungslos mittels Impulsmarken gemessen. Ein solches Verfahren ist schlupfunabhängig. Beispielsweise wird ein Werkstückträger von einem Transportsystem entlang einer Förderstrecke bewegt. An dem Werkstückträger sind in gleichmäßigen Abständen Impulsmarken angeordnet. Entlang der Förderstrecke des Transportsystems ist ein Impulsempfänger vorgesehen. Der Impulsempfänger umfasst eine Auswerteelektronik. Die Impulsmarken können mit dem Impulsempfänger zusammenwirken. Sie sind seitlich am Werkstückträger angebracht. Die Impulsmarken erzeugen eine Impulsfolge pro Zeiteinheit, die vom Impulsempfänger registriert wird, wodurch durch die Auswerteelektronik die Ist-Geschwindigkeit des Werkstückträgers ermittelt werden kann.
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Nachteilig bei diesem Verfahren ist die örtliche Beschränkung der Messergebnisse. Eine Ist-Geschwindigkeit eines Werkstückträgers kann immer nur an dem Punkt registriert werden, an dem ein Impulsempfänger vorgesehen ist. Für eine größere Wegstrecke müssen mehrere Impulsempfänger genutzt werden, die den apparativen Aufwand einer Vorrichtung, die nach einem solchen Verfahren arbeitet, erhöhen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren anzugeben, bei denen die Positionserfassung von Werkstücken berührungslos realisiert und gleichzeitig ohne komplexen apparativen Aufwand betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe ist bei der vorliegenden Erfindung zunächst gelöst durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1, wonach die Signalübertragung vom Positionsgeber zum Sensorelement magnetostriktiv erfolgt. Unter Magnetostriktion wird die elastische Verformung magnetischer Materialien, die durch magnetische Felder hervorgerufen wird, verstanden. Unter magentrostriktiver Signalübertragung ist ein magnetostriktives Wegmesssystem zu verstehen. Das Sensorelement umfasst mindestens ein stab- oder rohrähnliches Element aus einem magnetischen Material. Der Positionsgeber, der die Position des Werkstückträgers beziehungsweise des Werkstücks signalisiert, kann in Form eines Permanentmagneten ausgestaltet sein. Das Magnetfeld des Permanentmagneten wirkt auf das magnetische Material des Sensorelements. Das Sensorelement wird mit einem elektrischen Stromimpuls beaufschlagt, sodass es von einem zirkulären Magnetfeld umgeben ist. An der Stelle, an der sich der Positionsgeber befindet, überlagern sich die Magnetfelder des stromdurchflossenen Leiters des Sensorelements und des Permanentmagneten im Positionsgeber. Das daraus resultierende Magnetfeld führt, aufgrund des magnetostriktiven Verhaltens dazu, dass das Material an dieser Stelle leicht tordiert.
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Nach Abschalten des Stroms nimmt das Material schlagartig seine ursprüngliche Form ein, wodurch im Material eine Körperschallwelle ausgelöst wird. Diese wird zu den Enden des Sensorelements getragen. Das Sensorelement ist mit einer Auswerteeinrichtung verbunden, die diese Torsionswelle registriert. Aufgrund einer konstanten Ausbreitungsgeschwindigkeit der Torsionswelle im magnetischen Material des Sensorelements gibt die Zeit vom Auslösen des Stromimpulses bis zur Ankunft der Torsionswelle am Ende des Sensorelements Aufschluss über die Strecke von der Auswerteeinrichtung bis zum Positionsgeber.
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Ein erster Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass mechanische Schläge oder Vibrationen, die möglicherweise von außen auf das Sensorelement wirken, die Ausbreitung der Torsionswelle nicht beeinflussen. Somit ist gewährleistet, dass die Signalübertragung auch bei rauen Umgebungsbedingungen nicht verfälscht wird. Darüber hinaus ist es möglich, das Sensorelement beziehungsweise den Positionsgeber mit nichtmagnetischen Materialien zu ummanteln, ohne die Signalübertragung zu beeinflussen. Es ist daher denkbar, dass für das Sensorelement beziehungsweise den Positionsgeber ein Gehäuse, insbesondere ein isolierendes und/oder gekapseltes Gehäuse vorgesehen ist, um eine Langlebigkeit der Elemente zu gewährleisten.
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Das Sensorelement kann mit einer Schnittstelle eines industriellen Bussystems oder einer anderen geeigneten Methode ausgestattet sein, die es erlaubt, dass Signale vom Sensorelement an die Auswerteeinrichtung übertragen werden können.
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In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Sensorelement länglich ausgestaltet ist und dass das mindestens eine Sensorelement parallel zur Förderstrecke unter dem Werkstückträger und/oder über dem Werkstückträger und/oder seitlich des Werkstückträgers angeordnet ist. Denkbar ist folglich auch, dass mehr als ein Sensorelement verwendet wird, wobei die jeweiligen Sensorelemente relativ zum Werkstückträger an voneinander verschiedenen Stellen, vorzugsweise parallel zueinander, angeordnet sind. Die längliche Ausgestaltung des Sensorelements hat den Vorteil, dass über die Länge des Sensorelements die Position des mindestens einen Positionsgeber festgestellt werden kann. Wenn die Länge des Sensorelements der Länge der Förderstrecke entspricht, kann die Position des mindestens einen Positionsgebers über die gesamte Förderstrecke ermittelt werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mindestens zwei Positionsgeber vorgesehen. Ein erster Positionsgeber ist an einem ersten Ende des Werkstückträgers angeordnet und ein zweiter Positionsgeber ist an einem zweiten Ende, in Förderrichtung hinter dem ersten Positionsgeber, angeordnet. Aufgrund der magnetostriktiven Signalübertragung ist es möglich, dass zwei oder mehr Positionsgeber verwendet werden, da die jeweiligen Torsionswellen nach dem Stromimpuls nacheinander an einem Ende des Sensorelements eintreffen. Die Torsionswellen können somit unabhängig voneinander von der Auswerteeinrichtung registriert werden. Auf diese Weise entsteht eine Redundanz der Signalübertragung, wobei lediglich zwei oder mehr Positionsgeber verwendet werden und kein weiteres Sensorelement notwendig ist.
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Um die erfindungsgemäße Vorrichtung noch effizienter auszugestalten, sind bei einem weiteren Ausführungsbeispiel mindestens zwei Werkstückträger vorgesehen und die Werkstückträger sind in Förderrichtung hintereinander angeordnet. Da die Torsionswellen nach Abklingen des Stromimpulses nacheinander an die Auswerteeinrichtung übertragen werden, ist es möglich, dass auch mehr als ein Werkstückträger beziehungsweise Werkstück in der Förderstrecke mittels des Zusammenwirkens zwischen Positionsgeber, Sensorelement und Auswerteeinrichtung registriert werden kann. Die Werkstückträger können, aufgrund des Messprinzips, unabhängig voneinander geortet werden.
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Um eine gleichbleibende Genauigkeit der Signalübertragung zu gewährleisten, darf der Positionsgeber einen gewissen Abstand zum Sensorelement nicht überschreiten. Dafür kann beispielsweise ein Ausleger am Werkstückträger ausgebildet sein, an dem der Positionsgeber angeordnet ist. Der bewegliche Ausleger kann auf dem Sensorelement gleiten oder abrollen, wobei der Werkstückträger, relativ zum Ausleger, einen größeren Abstand zum Sensorelement aufweisen kann.
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Um die Funktionsweise der Vorrichtung weiter zu verbessern, ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung eine Führung vorgesehen, in der der Werkstückträger führbar ist, sodass der Abstand zwischen Positionsgeber und Sensorelement über mindestens einen Abschnitt in der Förderstrecke nahezu unverändert ist. Bei der Führung kann es sich beispielsweise um ein Schienensystem handeln, auf dem der Werkstückträger mit dem Positionsgeber am Sensorelement vorbeigeführt werden kann. Denkbar wäre auch eine einseitige Führung nach Art einer Nut-Federkombination, insbesondere eine formschlüssige Nut-Federkombination, in der der Werkstückträger geführt werden kann. Grundsätzlich können für unterschiedlich beschaffene Werkstückträger unterschiedliche Führungssysteme zu bevorzugen sein, solange sie gewährleisten, dass der Werkstückträger beziehungsweise der Positionsgeber einen definierten Abstand zum Sensorelement aufweist, der nicht durch Unebenheiten der Förderstrecke oder unruhiger Bewegung des Werkstückträgers vergrößert wird.
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Denkbar ist auch, dass die Führung, beispielsweise in Form der vorgenannten Nut-Federkombination, durch das Sensorelement und dem Positionsgeber ausgebildet wird. Dazu können Sensorelement und Positionsgeber jeweils ein Gehäuse aufweisen, wobei das Gehäuse des Sensorelements die Nut aufweist und das Gehäuse des Positionsgebers die Feder, oder umgekehrt. Die Feder kann auch lediglich am Werkstückträger ausgebildet sein und nicht am Positionsgeber.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Werkstückträger an einem fahrerlosen Transportfahrzeug (FTF) angeordnet ist. Dabei kann auch das fahrerlose Transportfahrzeug als Werkzeugträger ausgebildet sein. Das fahrerlose Transportfahrzeug ist Teil eines fahrerlosen Transportsystems. Solche fahrerlosen Transportsysteme sind flexibel einzusetzen sowohl für den Transport von Materialien im Logistikbereich als auch als Montageplattform zum Transport von Werkstücken. Eines der grundlegenden Elemente eines fahrerlosen Transportsystems ist eine Leitsteuerung, die die Organisation der Flotte von fahrerlosen Transportfahrzeugen und des Materialflusses übernimmt. Dazu gehört auch eine Schnittstelle zum Bediener, mit der die fahrerlosen Transportfahrzeuge überwacht und gegebenenfalls Fahrwege geplant werden können. Weitere Bestandteile sind Einrichtungen zur Lageerfassung und Positionierung der einzelnen Fahrzeuge sowie zum Informations- und Datenaustausch. Für die Flotte der fahrerlosen Transportfahrzeuge ist zudem eine gewisse Infrastruktur vorzusehen, die unter anderem das Aufladen der Energiespeicher der Fahrzeuge ermöglicht, die nötige Peripherie für die Aufnahme und Abgabe von Ladung bereitstellt und dafür sorgt, dass Tore oder Schranken rechtzeitig geöffnet und wieder geschlossen werden.
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Der Einsatz von fahrerlosen Transportsystemen bringt im Vergleich zu konventionellen Fördertechniken vor allem eine gesteigerte Flexibilität mit sich. Der Materialfluss ist planbar und transparent. Dadurch sind Änderungen der Fahrwege auch kurzfristig anpassbar und Unfälle, wie Kollisionen, insbesondere an Kreuzungen oder Verzweigungen, sind im Vorfeld vermeidbar. Ein weiterer Vorteil, den die fahrerlosen Fahrzeuge mit sich bringen, besteht darin, dass sie sich problemlos auch innerhalb eines Anlagenschutzkreises aufhalten dürfen, ohne dass die Anlage dazu angehalten oder in einen sicheren Zustand gebracht werden muss.
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Das fahrerlose Transportfahrzeug kann in verschiedenen Ausgestaltungen vorgesehen sein. Dabei kann unter anderem die Bauform oder das Bewegungsverhalten an die entsprechenden Anforderungen angepasst werden. Das fahrerlose Transportfahrzeug kann lasttragend oder lastziehend ausgestaltet sein, wobei das fahrerlose Transportfahrzeug eine Last entweder passiv oder aktiv, beispielsweise durch einen Hubtisch, aufnehmen kann. Bezüglich des Bewegungsverhaltens wird zwischen linien- und flächenbeweglichen Fahrzeugen unterschieden. Flächenbewegliche Fahrzeuge lassen sich in der Ebene in alle Richtungen in allen Ausrichtungen verfahren. So ist es möglich, dass das fahrerlose Transportfahrzeug nicht nur vorwärts oder rückwärts fahren kann, sondern auch seitlich oder gar schräg.
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Für die Positionierung und Navigation im Raum kommen verschiedene Systeme in Frage. Zum einen kann mithilfe von inertialer Sensorik und mit Raddrehzahlsensoren die Bewegung des fahrerlosen Transportfahrzeuges erfasst werden. Zurückgelegte Strecken können damit durch Integration bestimmt werden. Für die Navigation im Raum sind zusätzlich Teile der Umgebung in Form einer Lagepeilung zu erfassen. Dabei können Markierungen verfolgt werden, wie etwa eine auf dem Boden aufgebrachte Linie, oder im Boden eingelassene induktive oder magnetische Führungen. Dadurch ergeben sich Raster oder linienförmige Routen, auf denen sich die fahrerlosen Transportfahrzeuge bewegen können.
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Eine weitere Option besteht in der sogenannten freien Navigation, bei der sich die fahrerlosen Transportfahrzeuge ungebunden an etwaige Marker im Raum positionieren können. Der Vorteil liegt dabei in der erhöhten Flexibilität, die jedoch auch eine erhöhte Komplexität der Navigation nach sich zieht. Eine verbreitete Umsetzungsvariante ist die so genannte Lasernavigation, bei der mithilfe von Laserscannern die Umgebung erfasst wird. Am fahrerlosen Transportfahrzeug können dabei in einer Ausgestaltung starr verbaute 2D-Laserscanner angeordnet sein. Diese spannen eine horizontale Ebene im Raum auf, innerhalb der ein Laserstrahl wandert. So können die Entfernungen zu den Punkten im Raum ermittelt werden, auf die der Laserstrahl trifft. Unter Einbeziehung des Winkels, in dem der jeweilige Laserstrahl ausgesendet wird, lässt sich der Messpunkt in ein zweidimensionales Koordinatensystem einordnen.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das fahrerlose Transportfahrzeug eine Fahrzeugsteuereinheit aufweist und dass die Fahrzeugsteuereinheit das fahrerlose Transportfahrzeug derart steuert, dass der Abstand zwischen dem Sensorelement und dem Positionsgeber über mindestens einen Abschnitt in der Förderstrecke nahezu unverändert ist. Die Steuerung der Fahrzeugsteuereinheit kann sich dabei beispielsweise an den vorgenannten Navigationsmöglichkeiten des fahrerlosen Transportfahrzeugs orientieren.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Werkzeugeinrichtung einen Industrieroboter umfasst. Industrieroboter sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Hohe Traglasten ermöglichen das Führen schwerer Werkzeuge und das Greifen großer Bauteile mit einer hohen Wiederholgenauigkeit und Dynamik. Der Einsatz von Industrierobotern führt damit nicht nur zur Reduzierung körperlich anstrengender Arbeiten, sondern erhöht obendrein die Produktivität und sorgt für eine gleichbleibende Produktqualität. Der Industrieroboter kann berührungssensitiv ausgestaltet sein, sodass die Anwesenheit eines Bedieners registriert werden kann. Auf diese Weise ist das Verletzen des Bedieners, beispielsweise durch plötzliche Bewegungen des Industrieroboters, ausgeschlossen.
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Der Industrieroboter kann bevorzugt als 6-Achs-Knickarmroboter ausgestaltet sein, wobei jeweils drei Dreh- und Schwenkachsen vorgesehen sind. Auf diese Weise kann das am Roboter angeordnete beziehungsweise befestigte Werkzeug sechs Freiheitsgrade aufweisen, wodurch die Flexibilität der ausführbaren Arbeiten durch den Industrieroboter deutlich erhöht wird. Solche Werkzeuge können beispielsweise Greifer, Schweißzangen oder Klebedüsen sein, womit etwa die Handhabung von Karosserieteilen verbessert oder das Aneinanderfügen von Elementen durchgeführt werden kann.
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Die vorgenannte Aufgabe wird außerdem gelöst von einem Verfahren zur Positionsbestimmung eines Werkstücks in einer Förderstrecke, insbesondere für eine Fließfertigung mit mindestens einem Werkstückträger zum Halten eines Werkstücks, mit mindestens einer Werkzeugeinrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit mindestens einem Sensorelement, mit mindestens einem Positionsgeber und mit mindestens einer Auswerteeinrichtung, wobei der Positionsgeber an dem Werkstückträger angeordnet ist, wobei der Werkstückträger in einer Förderstrecke bewegt wird, wobei von dem Sensorelement Signale des Positionsgebers empfangen werden, wobei die empfangenen Signale von dem Sensorelement an die Auswerteeinrichtung übertragen werden, wobei die von dem Sensorelement übermittelten Signale von der Auswerteeinrichtung in Positionsdaten des Positionsgebers überführt werden, wobei die Werkzeugeinrichtung eine Werkzeugsteuerung aufweist, wobei die Positionsdaten von der Auswerteeinrichtung an die Werkzeugsteuerung übertragen werden und wobei die Positionsdaten von der Werkzeugsteuerung als Steuergröße zur Bewegung der Werkzeugeinrichtung verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragung vom Positionsgeber zum Sensorelement magnetostriktiv erfolgt.
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In einer ersten bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird. Alle Ausführungen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung und ihrer Ausführungsbeispiele gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines Werkstückträgers,
- 2 mögliche Anordnungen von Sensorelementen und Positionsgebern in einer Ansicht von vorne,
- 3 mögliche Anordnungen von Sensorelementen und Positionsgebern, gemäß 2, in einer Seitenansicht und
- 4 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem fahrerlosen Transportfahrzeug und einem Industrieroboter.
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1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Positionsbestimmung eines Werkstücks in einer Förderstrecke 12 in einer Fließfertigung. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Werkstückträger 14 zum Halten eines Werkstücks. Zum Bearbeiten des hier nicht dargestellten Werkstücks ist eine Werkzeugeinrichtung 16 vorgesehen. Ein Sensorelement 18 empfängt Signale eines Positionsgebers 20, die an eine Auswerteeinrichtung 22 übertragen werden. Der Positionsgeber 20 ist redundant als erster Positionsgeber 24 an einem ersten Ende 26 des Werkstückträgers 14 und als zweiter Positionsgeber 28 an einem zweiten Ende 30 des Werkstückträgers 14 angeordnet. Der zweite Positionsgeber 28 ist in Förderrichtung hinter dem ersten Positionsgeber 24 angeordnet. Der Werkstückträger 14 ist in der Förderstrecke 12 bewegbar. Dazu ist eine Führung 32 in Form von Schienen vorgesehen.
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Die Signalübertragung des Positionsgebers 20 an das Sensorelement 18 erfolgt magnetostriktiv. Das Sensorelement 18 umfasst ein längliches, magnetisches Material. Der Positionsgeber 20, der die Position des Werkstückträgers 14 beziehungsweise des Werkstücks signalisiert, ist in Form eines Permanentmagneten ausgestaltet. Das Magnetfeld des Permanentmagneten wirkt auf das magnetische Material des Sensorelements 18. Das Sensorelement 18 wird mit einem elektrischen Stromimpuls beaufschlagt, sodass es von einem zirkulären Magnetfeld umgeben ist. An der Stelle, an der sich der Positionsgeber 20 befindet, überlagern sich die Magnetfelder des Sensorelements 18 und des Permanentmagneten im Positionsgeber 20. Das daraus resultierende Magnetfeld führt, aufgrund des magnetostriktiven Verhaltens dazu, dass das Material des Sensorelements 18 an dieser Stelle leicht tordiert.
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Nach Abschalten des Stroms nimmt das magnetische Material des Sensorelements 18 schlagartig seine ursprüngliche Form an, wodurch im Material eine Körperschallwelle ausgelöst wird. Diese wird von der Position des Positionsgebers 20 zu den Enden des Sensorelements 18 getragen. Das Sensorelement 18 ist über ein Bussystem mit der Auswerteeinrichtung 22 verbunden, die diese Torsionswelle registriert. Aufgrund einer konstanten Ausbreitungsgeschwindigkeit der Torsionswelle im magnetischen Material des Sensorelements 18, gibt die Zeit vom Auslösen des Stromimpulses bis zur Ankunft der Torsionswelle am Ende des Sensorelements 18 Aufschluss über die Strecke von der Auswerteeinrichtung 22 bis zum Positionsgeber 20.
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Aufgrund der magnetostriktiven Signalübertragung ist es möglich, dass der erste Positionsgeber 24 und der zweite Positionsgeber 28 nebeneinander betrieben werden können, da die jeweiligen Torsionswellen nach dem Stromimpuls nacheinander an den Enden 26, 30 des Sensorelements 18 eintreffen. Die Torsionswellen können somit unabhängig voneinander von der Auswerteeinrichtung 22 registriert werden. Die Signalübertragung erfolgt somit redundant. Die Auswerteeinrichtung 22 überführt die von dem Sensorelement 18 übermittelten Signale in Positionsdaten des Positionsgebers 20. Die Werkzeugeinrichtung 16 weist eine Werkzeugsteuerung auf. Die Auswerteeinrichtung 22 überträgt die Positionsdaten an die Werkzeugsteuerung. Die Werkzeugsteuerung verwendet die Positionsdaten des Positionsgebers 20 als Steuergröße zur Bewegung der Werkzeugeinrichtung 16. Somit ist es möglich, die in der Fließfertigung nötige Bewegungssynchronisation zwischen Werkzeugeinrichtung 16 und dem Werkstückträger 14 zu realisieren.
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Die 2a, 2b und 2c zeigen verschiedene Möglichkeiten der Anordnung des Positionsgebers 20 an dem Werkstückträger 14. In 2a ist der Positionsgeber 20 unter dem Werkstückträger 14 angeordnet. Der Werkstückträger 14 wird über das Sensorelement 18 geführt. Der Positionsgeber 20 hält, aufgrund der Führung 32, einen bestimmten Abstand zum Sensorelement 18. Der Abstand, den der Positionsgeber 20 zum Sensorelement 18 einhält, liegt im Bereich zwischen 5 mm bis 15 mm, vorzugsweise 10 mm.
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In 2b ist der Positionsgeber 20 seitlich am Werkstückträger 14 angeordnet. Das Sensorelement 18 ist entsprechend seitlich vom Werkstückträger 14 orientiert. Das Sensorelement 18 kann auch gleichzeitig zur Führung des Werkstückträgers 14 ausgebildet sein. 2c zeigt das Sensorelement 18 über dem Werkstückträger 14. Der Positionsgeber 20 ist entsprechend auf dem Werkstückträger 14 angeordnet.
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3a, 3b und 3c zeigen die Möglichkeiten der Anordnung des Sensorelements 18 und des Positionsgebers 20, gemäß den 2a, 2b, 2c, in einer Seitenansicht. Die Länge des Sensorelements 18 entspricht in etwa der Länge der Förderstrecke 12. In den in 3a, 3b und 3c sind jeweils drei Positionsgeber 20 am Werkstückträger 14 vorgesehen.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, wobei der Werkstückträger 14 an einem fahrerlosen Transportfahrzeug 34 angeordnet ist. Das fahrerlose Transportfahrzeug 34 ist Teil eines fahrerlosen Transportsystems. Das fahrerlose Transportfahrzeug 34 umfasst außerdem eine Fahrzeugsteuerung, durch die der Abstand des fahrerlosen Transportfahrzeugs 34 und folglich der Abstand des Positionsgebers 20 zum Sensorelement 18 gesteuert wird. Anhand der Signalübertragung des Positionsgebers 20 beziehungsweise des Sensorelements 18 können durch die Auswerteeinrichtung 22 Positionsdaten des Positionsgebers 20 an die Werkzeugeinrichtung 16 übermittelt werden. Die Werkzeugeinrichtung 16 weist eine Werkzeugsteuerung zur Steuerung des Industrieroboters 36 auf. Anhand der Positionsdaten, die als Steuergröße für die Bewegung des Industrieroboters 36 verwendet werden, kann eine Bewegungssynchronisation zwischen dem Werkstückträger 14 beziehungsweise dem fahrerlosen Transportfahrzeug 34 und der Werkzeugeinrichtung 16 beziehungsweise dem Industrieroboter 36 realisiert werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird das Sensorelement 18 in der Länge des Produktionstaktes seitlich an die Förderstrecke 12 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 34 in der Anlage angebracht und das fahrerlose Transportfahrzeug 34 an der Seite mit den entsprechenden Positionsgebern 20 ausgestattet. Auf diese Weise kann die eindimensionale Position des fahrerlosen Transportfahrzeugs 34 in Fahrtrichtung bestimmt werden. In diesem Fall sind zwei Sensorelemente 18, 18' vorgesehen. Wird ein erster Positionsgeber 24 am ersten Ende 26 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 34 und ein zweiter Positionsgeber 28 am zweiten Ende 30 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 34 angebracht, so ist zum einen eine Redundanz der Signalübertragung gewährleistet und zum anderen eine unterbrechungsfreie Positionsbestimmung in der gesamten Anlage realisierbar. Beim Übergang vom ersten Sensorelement 18 zum zweiten Sensorelement 18' wäre in einem gewissen Übergabebereich der zweite Positionsgeber 28 noch im Arbeitsraum des zweiten Sensorelements 18' der letzte erste Positionsgeber 24 bereits im Arbeitsraum des ersten Sensorelements 18. Außerdem lässt sich die mit den Positionsgebern 20 überwachbare Fahrstrecke dadurch um den Abstand der beiden Positionsgeber 20 am fahrerlosen Transportfahrzeug 34 verlängern.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Förderstrecke
- 14
- Werkstückträger
- 16
- Werkzeugeinrichtung
- 18, 18'
- Sensorelement
- 20
- Positionsgeber
- 22
- Auswerteeinrichtung
- 24
- erster Positionsgeber
- 26
- erstes Ende
- 28
- zweiter Positionsgeber
- 30
- zweites Ende
- 32
- Führung
- 34
- Fahrerloses Transportfahrzeug
- 36
- Industrieroboter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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