DE10204965C1 - Montagemaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Montagemaschine mit einem Maschinengestell, einer Mehrzahl von Arbeitsstationen, die auf einer an der Oberfläche des Maschinengestells befestigten kreisförmigen Trägerplatte angeordnet sind, und einem taktweise rotierend angetriebenen Drehteller, der konzentrisch zur Trägerplatte angeordnet ist. Der Drehteller steht am Umfang der Trägerplatte vor und bildet eine die Trägerplatte ringförmig umgebende Auflagefläche für Werkstücke. Erfindungsgemäß ist das Maschinengestell als Gussteil ausgebildet, welches einen tischförmigen Unterbau und eine oberseitige Konsole mit einer ringförmigen Montagefläche für einen Drehtellerantrieb aufweist. Der Drehtellerantrieb ist als elektrischer Direktantrieb ausgebildet, der einen an der Montagefläche befestigten ringförmigen Stator mit elektrischen Wicklungen und einen mit Permanent-Magneten bestückten Rotor aufweist. Der Rotor bildet einen Träger für den Drehteller und ist lösbar mit diesem verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Montagemaschine mit
einem Maschinengestell,
einer Mehrzahl von Arbeitsstationen, die auf einer an der Oberseite des Maschinengestells befestigten kreis­ förmigen Trägerplatte angeordnet sind, und
einem taktweise rotierend angetriebenen Drehteller, der konzentrisch zur Trägerplatte angeordnet ist,
wobei der Drehteller am Umfang der Trägerplatte vorsteht und eine die Trägerplatte ringförmig umgebende Auflage­ fläche für Werkstücke bildet.

Bei einer aus DE 43 28 988 A1 kannten Montagemaschine, von der die Erfindung ausgeht, ist das Maschinengestell als Schweißkonstruktion ausgebildet und ist als Drehteller­ antrieb ein elektromechanischer Antrieb mit einem Rastschrittgetriebe vorgesehen. Das Rastschrittgetriebe mit aufsitzendem Drehteller bildet eine eigenständige Bau­ gruppe. Dabei muss das Rastschrittgetriebe nach Maßgabe des Drehtellerdurchmessers und in Abhängigkeit der Anzahl der Arbeitsstationen bzw. der Schrittweite, die in einem Arbeitstakt von dem Drehteller zurückgelegt werden soll, unterschiedlich ausgelegt werden. Da die Montagemaschine hinsichtlich des Drehtellerdurchmessers und der Anzahl der Arbeitsstationen auf Anwendungen genau abgestimmt werden muss, kann mit der Fertigung einer Montagemaschine erst begonnen werden, wenn die anwendungsseitigen Spezifika­ tionen festliegen. Dadurch ergeben sich in der Praxis häufig relativ lange Lieferzeiten.

Ausgehend von dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Basismontagemaschine auszubilden, die in Bezug auf die Größe des Drehtellers, sowie der Schrittweite eines Arbeitstaktes variabel an unterschied­ liche Aufgaben angepasst werden kann, ohne dass an dem Maschinengestell oder an dem Drehtellerantrieb konstruktive Änderungen erforderlich sind.

Ausgehend von einer Montagemaschine des eingangs be­ schriebenen Aufbaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass das Maschinengestell als Gussteil ausgebildet ist, welches einen tischförmigen Unterbau und eine oberseitige Konsole mit einer ringförmigen Montage­ fläche für einen Drehtellerantrieb aufweist, und
dass der Drehtellerantrieb als elektrischer Direkt­ antrieb ausgebildet ist, der einen an der Montage­ fläche befestigten ringförmigen Stator mit elek­ trischen Wicklungen und einen mit Permanent-Magneten bestückten Rotor aufweist,
wobei der Rotor einen Träger für den Drehteller bildet und lösbar mit diesem verbunden ist. Das als Gussteil aus­ gebildete Maschinengestell und der Drehtellerantrieb bilden eine funktionsmäßige Einheit im Sinne einer vorfertigbaren Baugruppe. Dabei macht sich die Erfindung zunutze, dass das Gussteil eine hohe Formsteifigkeit besitzt und die Montagefläche zur Aufnahme des Drehtellerantriebes präzise bearbeitet werden kann. Der Rotor des auch als Torque-Motor bezeichneten elektrischen Direktantriebes stützt den Drehteller auf einer ringförmigen Stützfläche von großem Durchmesser. Dadurch sind Kippbewegungen des Drehtellers ausgeschlossen. Es können ohne weiteres unterschiedlich große Drehteller aufgesetzt werden, ohne dass eine funktionsmäßige Beeinträchtigung zu befürchten ist. Die Teilung des Drehtellers und die Geschwindigkeit der Drehbewegung werden durch die Programmierung des Torque- Motors bestimmt und sind für jeden Einsatzfall durch entsprechende Änderung der Steuersoftware variabel anpassbar. Es sind auch Drehtischteilungen möglich, die bei einem mechanischen Antrieb aus konstruktiven Gründen ausgeschlossen sind.

Der Stator des elektrischen Direktantriebes kann optional einen segmentierten Aufbau aufweisen. Ferner kann eine mechanische Klemmung oder Bremse vorgesehen sein, damit der Drehteller sich nicht bewegen kann, wenn auf dem Drehteller positionierte Werkstücke an den Arbeitsstationen bearbeitet werden.

Der tischförmige Unterbau des Gussteils weist vorzugsweise zwei seitliche Wangen auf, die auf einer bodenseitigen Grundplatte befestigt sind. Das Gussteil kann sowohl aus Gewichtsgründen, als auch zur Verbesserung der Zugänglich­ keit fensterförmige Aussparungen enthalten. Auf dem tisch­ förmigen Unterbau ist zweckmäßig eine Arbeitsplatte zur Befestigung von Zusatz- und Zuführeinrichtungen angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Trägerplatte und der Drehteller ferner als Ringscheiben ausgebildet und sind innerhalb des tischförmigen Unterbaus Antriebe und Steuereinrichtungen zur Betätigung von Montagewerkzeugen in den Arbeitsstationen angeordnet. Leitungen zur Steuerung der Montagewerkzeuge können durch den Freiraum der Trägerplatte und des Drehtellers zu den Arbeitsstationen geführt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht der Rotor des als Drehtellerantriebes eingesetzten Torque- Motors aus einem mit Permanent-Magneten bestückten Lager­ ring eines an der Montagefläche angeordneten Wälzlagers. Das Wälzlager weist einen an dem Montagering festgelegten Lagerring, Wälzkörper und einen den Rotor bildenden beweglichen Lagerring auf und kann als Zulieferteil mit hoher Präzision gefertigt werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Stator als Außenring ausgebildet, an dessen innen­ seitiger Umfangsfläche elektrische Wicklungen angeordnet sind. Der den Rotor bildende Wälzlagerring ist Bestandteil eines innerhalb des Außenringes und zu diesem konzentrisch auf der Montagefläche angeordneten Wälzlagers. Der Außen­ ring kann einteilig oder aus Segmenten aufgebaut sein. In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, dass der Stator von außen zugängliche Kühlkanäle aufweist und dass am Außenring eine Dichtung angeordnet ist, die einen Spalt zwischen dem Stator und dem Drehteller abdichtet. Bei der beschriebenen Ausführung mit einem als Außenring aus­ gebildeten Stator, insbesondere mit einer zusätzlichen Ab­ dichtung gegenüber dem Drehteller, ist das Wälzlager gegen Verschmutzung geschützt. Die Ausführung eignet sich auch für Reinraumanwendungen, z. B. in der Medizintechnik. Die Trägerplatte für die Arbeitsstationen kann auf dem fest auf der Montagefläche angeordneten Innenring des Wälzlagers aufliegen und an diesem befestigt werden. Die Anordnung zeichnet sich durch einen sehr einfachen konstruktiven Aufbau aus.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch

Fig. 1 eine Montagemaschine in perspektivischer Dar­ stellung,

Fig. 2 ein als Gussteil ausgebildetes Maschinengestell der in Fig. 1 dargestellten Montagemaschine,

Fig. 3 ausschnittsweise einen Schnitt durch den oberen Bereich der in Fig. 1 dargestellten Montage­ maschine.

Zum grundsätzlichen Aufbau der in Fig. 1 dargestellten Montagemaschine gehören ein Maschinengestell 1, eine Mehrzahl von Arbeitsstationen 2, die auf einer an der Ober­ seite des Maschinengestells 1 befestigten kreisförmigen Trägerplatte 3 angeordnet sind, und ein taktweise rotierend angetriebener Drehteller 4, der konzentrisch zur Träger­ platte angeordnet ist. Der Drehteller 4 steht am Umfang der Trägerplatte vor und bildet eine die Trägerplatte 3 ringförmig ungebende Auflagefläche 5 für Werkstücke.

Das Maschinengestell 1 ist als Gussteil ausgebildet, welches einen tischförmigen Unterbau 6 und eine oberseitige Konsole 7 mit einer ringförmigen Montagefläche 8 für einen Drehtellerantrieb 9 aufweist. Der Drehtellerantrieb 9 besteht aus einem Torque-Motor, also einem elektrischen Direktantrieb, der einen an der Montagefläche 8 befestigten ringförmigen Stator 10 mit elektrischen Wicklungen 11 und einen mit Permanent-Magneten 12 bestückten Rotor 13 aufweist. Der Rotor 13 bildet einen Träger für den Drehteller 4 und ist lösbar mit diesem verbunden. Das als Gussteil ausgebildete Maschinengestell 1 und der auf dem Gussteil angeordnete Torque-Motor 9 bilden eine Basis­ montagemaschine, an der durch Austausch des Drehtellers 4 sowie der Trägerplatte 3 für die Arbeitsstationen 2 an­ wendungsbezogene Anpassungen vorgenommen werden können.

Einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man, dass der tischförmige Unterbau 6 des Gussteils zwei seitliche Wangen aufweist, die auf einer bodenseitigen Grundplatte 14 befestigt sind, und dass das Gussteil fensterförmige Aussparungen enthält. Auf dem tischförmigen Unterbau 6 ist eine Arbeitsplatte 15 zur Befestigung von Zusatz- und Zuführeinrichtungen angeordnet. Innerhalb des tischförmigen Unterbaus 6 sind Antriebe und Steuerein­ richtungen 16 zur Betätigung von Montagewerkzeugen in den Arbeitsstationen 2 angeordnet und über Leitungen 17 an die Montagewerkzeuge der Arbeitsstationen 2 angeschlossen. Die Trägerplatte 3 und der Drehteller 4 sind als Ringscheiben ausgebildet, so dass die Leitungen 17 durch den Freiraum gebündelt den Arbeitsstationen 2 zugeführt werden können. Die innerhalb des tischförmigen Unterbaus angeordneten Antriebe und Steuereinrichtungen 16 können in an sich bekannter Weise eine Steuerwelle mit aufgesetzten, den einzelnen Arbeitsstationen 2 zugeordnete Kurvenscheiben aufweisen, deren Profil abgegriffen und als Stellsignal mittels Bowdenzügen auf die Montagewerkzeuge übertragen wird.

Gemäß einem bevorzugten und in Fig. 3 dargestellten Aus­ führungsbeispiel besteht der Rotor 13 des Drehtelleran­ triebes 9 aus einem mit Permanent-Magneten 12 bestückten Lagerring eines an der Montagefläche 8 des Gussteils ange­ ordneten Wälzlagers 18. Der Stator 10 ist als Außenring ausgebildet, an dessen innenseitiger Umfangsfläche elek­ trische Wicklungen 11 angeordnet sind. Es versteht sich, dass der Stator 10 bzw. Außenring auch einen segmentierten Aufbau aufweisen kann. Der den Rotor 13 bildende Wälz­ lagerring ist Bestandteil des innerhalb des Außenringes 10 und zu diesem konzentrisch auf der Montagefläche 8 an­ geordneten Wälzlagers 18. Die Trägerplatte 3 für die Arbeitsstationen 2 kann auf dem fest auf der Montagefläche 8 angeordneten Innenring 19 des Wälzlagers 18 aufliegen und an diesem befestigt werden.

Der den Stator 10 bildende Außenring schützt das Wälzlager 18 vor Verschmutzungen. Falls erforderlich, kann am Außenring 10 zusätzlich eine Dichtung 20 angeordnet werden, die einen Spalt zwischen dem Stator 10 und dem Drehteller 4 abdichtet. Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ist auch eine sehr einfache Kühlung des Torque-Motors möglich. Zu diesem Zweck weist der Stator 10 von außen zugängliche Kühlkanäle 21 auf.

Die getakteten Stellbewegungen des Torque-Motors werden von einer nicht dargestellten Steuerung gesteuert. Durch die Steuersoftware sind die Stellbewegungen variabel an den konkreten Anwendungsfall anpassbar. Der Torque-Motor kann mit einem inkrementalen Messsystem ausgerüstet werden. Ferner können mechanische Klemmeinrichtungen und/oder Bremseinrichtungen vorgesehen werden, die im Arbeitstakt der Maschine betätigt werden und verhindern, dass sich der Drehteller während der Durchführung von Montagearbeiten an den Arbeitsstationen bewegen kann.

Claims (10)

1. Montagemaschine mit
einem Maschinengestell (1),
einer Mehrzahl von Arbeitsstationen (2), die auf einer an der Oberseite des Maschinengestells befestigten kreisförmigen Trägerplatte (3) angeordnet sind, und
einem taktweise rotierend angetriebenen Drehteller (4), der konzentrisch zur Trägerplatte (3) angeordnet ist,
wobei der Drehteller (4) am Umfang der Trägerplatte (3) vorsteht und eine die Trägerplatte (3) ringförmig umgebende Auflagefläche (5) für Werkstücke bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengestell (1) als Gussteil ausgebildet ist, welches einen tischförmigen Unterbau (6) und eine oberseitige Konsole (7) mit einer ringförmigen Montagefläche (8) für einen Drehtellerantrieb (9) aufweist, und dass der Drehtellerantrieb (9) als elektrischer Direktantrieb ausgebildet ist, der einen an der Montagefläche (8) befestigten ringförmigen Stator (10) mit elektrischen Wicklungen (11) und einen mit Permanent-Magneten (12) bestückten Rotor (13) aufweist, wobei der Rotor (13) einen Träger für den Drehteller (4) bildet und lösbar mit diesem verbunden ist.

2. Montagemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der tischförmige Unterbau (6) des Gussteils zwei seitliche Wangen aufweist, die auf einer bodenseitigen Grundplatte (14) befestigt sind.

3. Montagemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Gussteil fensterförmige Aussparungen enthält.

4. Montagemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem tischförmigen Unterbau (6) eine Arbeitsplatte (15) zur Befestigung von Zusatz- und Zuführeinrichtungen angeordnet ist.

5. Montagemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (3) und der Drehteller (4) als Ringscheiben ausgebildet sind, dass innerhalb des tischförmigen Unterbaus (6) Antriebe und Steuereinrichtungen (16) zur Betätigung von Montagewerk­ zeugen in den Arbeitsstationen (2) angeordnet sind und dass Leitungen (17) zur Steuerung der Montagewerkzeuge durch den Freiraum der Trägerplatte (3) und des Drehtellers (4) zu den Arbeitsstationen (2) geführt sind.

6. Montagemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (13) des Drehteller­ antriebes (9) aus einem mit Permanent-Magneten (12) be­ stückten Lagerring eines an der Montagefläche (8) angeord­ neten Wälzlagers (18) besteht.

7. Montagemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (10) als Außenring ausgebildet ist, an dessen innenseitiger Umfangsfläche die elektrischen Wick­ lungen (11) angeordnet sind, und dass der den Rotor (13) bildende Wälzlagerring Bestandteil eines innerhalb des Außenringes (10) und zu diesem konzentrisch auf der Montagefläche (8) angeordneten Wälzlagers (18) ist.

8. Montagemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (3) für die Arbeitsstationen (2) auf dem fest auf der Montagefläche (8) angeordneten Innenring des Wälzlagers (18) aufliegt und an diesem befestigt ist.

9. Montagemaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Stator (10) von außen zugängliche Kühl­ kanäle (21) aufweist.

10. Montagemaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenring (10) eine Dichtung (20) angeordnet ist, die einen Spalt zwischen dem Stator (10) und dem Drehteller (4) abdichtet.