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Die
Erfindung betrifft eine Hebeeinrichtung für ein zu Ausbildungszwecken
in Berufsschulen o. dgl. einzusetzendes, modulares mechatronisches Fördersystem,
bei dem verschiedene Stationen entlang eines Förderwegs anordenbar sind, mit
mindestens einem Hebemittel zum Heben von Fördergütern aus dem Förderweg
heraus. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Magazin für ein derartiges
Fördersystem.
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Mechanische
Fördersysteme
in modularer Bauweise sind bekannt und werden insbesondere zur Ausbildung
in Berufsschulen, für
Firmenschulungen oder dergleichen eingesetzt. Verschiedene Elemente
eines solchen miniaturisierten Fördersystems werden
hierbei von den Kursteilnehmern unter Anleitung aufgebaut und üblichenrweise
durch Einsatz elektronischer Steuerprogramme bedient. Den Kursteilnehmern
wird hierbei vermittelt, wie Förder- und Produktionsprozesse
in realen Fabriken ablaufen. Zu diesem Zweck umfassen diese Lernsysteme
Robotereinheiten, Aufzüge,
Speichereinrichtungen sowie diverse Bearbeitungsstationen, die vorzugsweise
entlang eines umlaufenden Förderweges
mit gegebenenfalls Nebenwegen angeordnet sind. Die Förderung
wird üblicherweise
mittels Endlostransportbändern
realisiert, von denen beispielsweise zwei in Förderrichtung nebeneinander
laufen.
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Bekannt
sind bei derartigen Fördersystemen bisher
Hebeeinrichtungen zum Verbringen von Fördergütern; beispielsweise Paletten
ohne oder mit aufgelagerten Werkstücken in ein Magazin, wobei
die Hebeeinrichtungen eine Trägerplatte
umfassen, welche mittels neben dem Förderweg angeordneten, vertikal
verlaufenden Endlosförderbändern in
der Höhe
verfahrbar sind. Auf der Trägerplatte
sind horizontal geführte
Endlosförderbänder angeordnet,
um entweder die nicht anzuhebenden Fördergüter durch die Station hindurch
zu fördern
oder um die anzuhebenden Fördergüter in eines
von mehreren übereinander
angeordneten Magazine zu verbringen, die über dem Förderweg gestapelt sind. In
einem derartigen Magazin, in welchem ebenfalls horizontal laufende
Förderbänder laufen,
sind mehrere Fördergüter nebeneinander
plazierbar. Durch entsprechend gesteuerten Antrieb der verschiedenen
beteiligten Förderbänder können die
Fördergüter somit
von der Trägerplatte
in eines der Magazine und umgekehrt von den Magazinen auf die Trägerplatte
verfahren werden.
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Nachteilig
bei diesen Systemen ist, daß der Platzbedarf
der genannten Stationen relativ groß ist und zudem ein hoher Materialaufwand
notwendig ist, was mit entsprechenden Kosten verbunden ist.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein modulares mechatronisches
Fördersystem
bei im wesentlichen gleich bleibendem Instruktionsniveau zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Hebeeinrichtung der eingangs genannten Art
dadurch gelöst,
daß die
Hebemittel einen in senkrechter Richtung verfahrbaren Träger umfassen,
der unter Kreuzung des Förderweges
ein Fördergut
in ein Magazin anzuheben vermag. Bei einem Magazin der eingangs
genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Magazinschacht des Magazins
von unten mit mehreren Fördergütern beschickbar
ist, vorzugsweise mit Hilfe der vorgenannten Hebeeinrichtung, und
Rückhaltemittel
vorgesehen sind zum Verhindern des Durchfallens der Fördergüter auf
den Förderweg.
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Die
Vorteile der Erfindung im Hinblick auf die Hebeeinrichtung sind
insbesondere darin zu sehen, daß die
früheren,
vertikal geführten
und eigens angetriebenen Endlosbänder
der Hebeeinrichtung entfallen können
und ein Träger
bzw. Stempel an ihre Stelle tritt. Der erfindungsgemäße Träger wird
hierbei unter Hindurchführung
durch den Förderweg
von unten gegen die Unterseite des Förderguts (insbesondere eine
Palette oder ein Werkstück)
verfahren und hebt somit das Fördergut
an. Diese Anordnung benötigt nur
geringfügigen
oder keinen Platz neben dem Förderweg.
Außerdem
können
die horizontalen Förderbänder auf
dem Träger
selbst entfallen, da die Hebeeinrichtung nicht mehr Teil des Förderwegs
ist. Bei unter dem Förderweg
versenktem Träger
passieren die Fördergüter die
darunter angeordnete Hebestation, die den weiteren Vorteil bietet,
daß sie
an jeder beliebigen Stelle am Förderweg
aufstellbar ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist demnach
keine eigene, zwischen zwei Förderelemente
einzubauende Station notwendig. Vielmehr wird der Gedanke der modularen
Integration gemäß der Erfindung
konsequent weiter geführt.
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Besonders
bevorzugt ist der Träger
mittels eines pneumatisch betätigbaren
Hubzylinders verfahrbar. Durch Ansteuerung des Pneumatikzylinders, der
vorzugsweise eine variable Hubhöhe
von beispielsweise 100 mm besitzt, wird das Fördergut in das Magazin angehoben
und der Träger
anschließend
wieder unter den Förderweg
zurückgezogen, um
diesen nicht zu blockieren.
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Vorzugsweise
ist die Hebeeinrichtung im wesentlichen mittig zwischen zwei den
Förderweg
definierenden Riemen des Fördersystems
angeordnet, so daß eine
optimale Platzausnutzung realisiert ist. Zudem kann der Träger bei
dieser Anordnung das Fördergut
mittig erfassen und anheben. Auch die Anbringung der Hebeeinrichtung
an die Profile der Fördersystemelemente
wird hierdurch vereinfacht.
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Vorteilhafterweise
weist der Träger
an seiner Oberseite eine Erhebung aufweist, die mit einer Ausnehmung
an der Unterseite des Förderguts
korrespondiert. Ein seitliches Wegrutschen des Förderguts beim Erfassen sowie
beim Hochheben wird hierdurch wirksam verhindert.
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Besonders
bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Hebemittel
auch zum Absenken der Fördergüter ausgebildet,
so daß der
Träger
eine Doppelfunktion ausübt.
Die Hebeeinrichtung ist in ihrer einfachsten Ausführung somit
lediglich für
den eindimensionalen, nämlichen
vertikalen Transport in Auf- und Abwärtsrichtung verantwortlich.
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Zur
Automatisierung des Fördersystems
ist der Hebeeinrichtung bevorzugt ein Ortssensor oder ein Positionssensor
zugeordnet, welcher erfaßt,
ob sich ein Fördergut
der Hebeeinrichtung nähert
oder nicht. Je nach eingestellter Steuerung kann dieses Erfassungssignal
weitere Steuerschritte auslösen, beispielsweise
einen Positionierschritt zur lagegenauen Positionierung des Förderguts,
um dieses anschließend
anzuheben.
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Zu
dem vorgenannten Zweck ist der Hebeeinrichtung bevorzugtermaßen eine
vorzugsweise pneumatisch betriebene Stoppereinheit zugeordnet, welche
auf Grundlage der Signale des Ortssensors oder des Positionssensors
von einer Durchlaßstellung
in eine Stoppstellung verfahrbar ist, um die Palette bzw. das Werkstück zum Anheben
in Position zu bringen. Die Stoppereinheit ist hierzu der Hebeeinrichtung
in Transportrichtung nachgeordnet und derart im Förderweg
positionierbar, daß die
Vorderkante des Förderguts
gegen sie anläuft.
Soll das Fördergut hingegen
nicht angehoben werden, wird die Stoppereinheit trotz Vorhandenseins
eines Erfassungssignal seitens des Ortssensors oder des Positionssensors nicht
in den Förderweg
verbracht.
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Die
Vorteile der Erfindung bezüglich
des Magazins liegen insbesondere darin, daß die Fördergüter senkrecht übereinander
im Magazinschacht anordenbar sind, vorzugsweise direkt übereinander
gestapelt. Ein aufwendiger Quertransport wie im Stand der Technik
erübrigt
sich hierdurch. Die Fördergüter werden
in einfacher Weise mittels eines Trägers, vorzugsweise dem erfindungsgemäßen Träger, in
das Magazin angehoben und dort mittels Rückhaltemitteln zurückgehalten,
so daß sie
nicht nach unten auf den Förderweg
durchfallen.
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Vorzugsweise
ist der Magazinschacht aus Vertikalprofilen aufgebaut, die neben
dem Förderweg auf
horizontal verlaufenden Seitenprofilen eines Förderelements aufstellbar sind.
Es können
somit die ohnehin vorhandenen Seitenprofile zum Anbringen der Vertikalprofile
genutzt werden. Eigene Stützkonstruktionen
auf einer Grundplatte des Fördersystems sind
hierbei nicht notwendig.
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Vorteilhafterweise
ist zumindest zwischen zwei Vertikalprofilen ein Wandelement angeordnet, vorzugsweise
ein Klarsichtwandelement. Ein seitliches Herausfallen der Paletten
aus dem Magazinschacht wird hierdurch verhindert. In einer diesbezüglich bevorzugten
Ausführungsform
sind zwei sich gegenüberliegende
Wandelemente vorgesehen, die jeweils senkrecht zum Förderweg
angeordnet sind.
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Wenn
zumindest eines der Wandelemente eine Aussparung aufweist, kann
ein Bediener bzw. Schüler
Fördergüter aus
dem Magazin manuell von der Seite entnehmen bzw. das Magazin mit
Fördergütern bestücken.
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Das
erfindungsgemäße Magazin
ist besonders bevorzugt derart relativ zum Förderweg anordenbar, daß Fördergüter auf
dem Förderweg
durchzufahren vermögen.
Demnach kann je nach Steuerungseinstellung der Magazinschacht mittels
einer Hebeeinrichtung befüllt
bzw. entleert werden oder unbehelligt von den Fördergütern passiert werden. In einer
diesbezüglichen
Ausgestaltung der Erfindung weisen die sich entlang des Förderwegs
gegenüberliegenden
Wandelemente im Bereich des Förderwegs
unterseitige Aussparungen auf, durch welche hindurch die Fördergüter auf
den Förderbändern transportierbar
sind.
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Besonders
bevorzugt ist mindestens ein Halteabschnitt der Rückhaltemittel
derart ausgebildet, daß er
zwischen einer Rückhalteposition
und einer Freigabeposition bewegbar ist. In der Freigabeposition
kann das unterste För dergut
im Magazinschacht frei nach unten auf den Förderweg fallen bzw. – bevorzugt – von dem
erfindungsgemäßen Träger aufgenommen
werden, der das Fördergut
dann auf den Förderweg
absenkt.
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In
der Rückhalteposition
untergreift der mindestens eine Halteabschnitt zweckmäßigerweise
das darüber
befindliche Fördergut,
auf welchem die gestapelten Fördergüter aufliegen.
Diese Fördergüter benötigen keine
speziellen Rückhaltemittel,
da sie von der untersten gestützt
werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine
Halteabschnitt in die Rückhalteposition
vorgespannt. Die Rückhalteposition
entspricht demnach vorzugsweise einer Dauerstellung, wobei der mindestens
eine Halteabschnitt nur bei Freigabe des untersten Förderguts
in seine Freigabeposition gebracht werden. Beim Beschicken des Magazins
wird der mindestens eine Halteabschnitt gegen die Vorspannungskraft,
die vorzugsweise von mindestens einer Feder ausgeübt wird,
ausgelenkt, bis das Fördergut
den mindestens einen Halteabschnitt passiert hat und dieser wieder
in seine Rückhalteposition
zurück
federn kann. In einer diesbezüglichen
vorteilhaften Ausgestaltung sind die beispielsweise stempel- oder
bakenförmig
ausgebildeten Halteabschnitte in Hubrichtung keilförmig geformt.
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Vorzugsweise
ist der mindestens eine Halteabschnitt pneumatisch in seine Freigabeposition
zu bringen, was auf einfache Weise durch entsprechende Ansteuerung
realisierbar ist. Sind zu beiden Seiten des Förderwegs Rückhaltemittel vorgesehen, sind
diese vorzugsweise gleichzeitig über
einen Steuerimpuls aktuierbar.
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Die
Erfindung betrifft gleichfalls ein mechatronisches Fördersystem
zum Einsatz in Berufsschulen o. dgl. mit einem oder mehreren Elementen
der vorgenannten Art. Vorzugsweise umfaßt dieses System eine programmierbare
Rechnereinheit zur Ansteuerung der Hebeeinrichtung, der Stoppereinheit und/oder
der Rückhaltemittel.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
geschnittene Seitenansicht eines Förderelements mit Hebeeinrichtung
und Magazin (Schnitt entlang II–II
in 3);
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2 einen
Ausschnitt der 1 mit angehobenen Hebemitteln;
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3 eine
Vorderansicht auf die Hebeeinrichtung und das Magazin (Schnitt entlang
I–I in 1);
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3a einen
vergrößerte Darstellung
der Rückhaltemittel
der 3, und
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4 eine
Aufsicht auf das Magazin der 3.
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In 1 ist
in Seitenansicht ein Förderelement 2 zum
Transportieren von Fördergütern 70,
beispielsweise Paletten, dargestellt. Unterhalb eines Förderwegs
F ist eine Hebeeinrichtung 10 zum Anheben und Absenken
der Fördergüter 70 angeordnet, über welches
ein Magazin 30 mit einem innen gelegenen Magazinschacht 30a zum
Aufnehmen und Abgeben der Fördergüter 70 plaziert
ist.
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Die
im vorliegenden Fall anzuhebenden und zu magazinierenden Fördergüter 70 sind
in der Draufsicht quadratisch (s. 4). Sie
weisen eine zur Außenkontur
symmetrische, ebenfalls quadratische Erhebung 73 als Herausfallschutz
für mittig
in eine zentrale Durchbrechung 71 abgelegte, vorliegend
im Querschnitt kreisförmige
Werkstücke
(nicht dargestellt). Zu deren sicheren Lagerung ist die Durchbrechung 73 stufenförmig ausgebildet
mit einem seitlichen Rand 74. Die Durchbrechung 73 weist unterseitig
ihren kleinsten Durchmesser auf, der von einer kreisförmigen Aussparung 72 gebildet
ist.
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Das
besagte Förderelement 2 besteht
im wesentlichen aus zwei den Förderweg
F definierenden Seitenprofilen 4, die beabstandet und parallel
zueinander verlaufen. An ihren Stirnseiten weisen die Profile 4 jeweils
unterseitig einen Standfuß 8 zum
Aufstellen auf einer Unterlage auf. Zwei an einer Stirnseite angeordnete
Standfüße 8 sind
jeweils mit einer (nicht dargestellten) Querstrebe miteinander verbunden.
Die Standfüße 8 sind
in ihren unteren Bereichen mit weiteren Seitenprofilen 4a verbunden.
Die Seitenprofile 4, 4a sind im Querschnitt im
wesentlichen rechteckförmig
ausgebildet, wobei unter- und oberseitig jeweils eine längs verlaufende
T-Nut in jedem Seitenprofil 4 vorgesehen ist. In diesen
T-Nuten sind verschiedene Stationen einschiebbar und befestigbar,
beispielsweise mittels Nutsteinen verschraubbar. In den Figuren
sind diese Ausgestaltungen der Profile der Einfachheit halber nicht
näher dargestellt.
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Weiterhin
sind an den Stirnseiten der Seitenprofile 4 jeweils zueinander
gerichtete Rolleneinheiten 7 drehbar befestigt, wobei zwischen
jeweils zwei Rolleneinheiten 7 eines Seitenprofils 4 ein
umlaufendes Transportband 9 gespannt ist, welches vorliegend
als Flachriemen ausgebildet ist. Die beiden Transportbänder 9 können somit
auf ihnen aufliegende Paletten oder sonstige Fördergüter von einer Stirnseite des
Förderelementes 2 zur
anderen transportieren.
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Auf
die Seitenprofile 4 ist von oben das Magazin 30 mit
Hilfe von Dreiecksprofilen 34 befestigt. Das Magazin 30 umfaßt vier
Vertikalprofile 31, von denen zwei links und zwei rechts
des Förderwegs
F angeordnet sind. Die beiden auf einer Seite des Förderwegs
F angeordneten Vertikalprofile 31 sind jeweils mit Horizontalprofilen 33 verbunden.
In Förderrichtung
FR hintereinander gesehen sind zwei Klarsichtwandelemente 32 vorgesehen,
die jeweils den Förderweg
F überspannen
und jeweils – in
Förderrichtung
FR gesehen – an
den vorderen bzw. hinteren Vertikalprofilen 31 angeordnet
sind.
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Unter
dem Magazin 30 ist eine Hebeeinrichtung 10 vorgesehen,
welche einen Hubzylinder 12 umfaßt, der zum Anheben und Absenken
eines an einer Kolbenstange angeordneten, stempelförmigen Trägers 11 ausgebildet
ist. Zu diesem Zweck sind zwei nur schematisch dargestellte Anschlüsse 14 an beiden
Stirnseiten des Hubzylinders 12 vorgesehen, um den Kolben
von der einen bzw. von der anderen Seite mit Überdruck zu beaufschlagen (Anschlußschläuche nicht
dargestellt). Der Zylinder 12 ist im wesentlichen mittig
auf ein Querprofil 15 angeschraubt, welches an seinen beiden
Stirnseiten jeweils an Vertikalstreben 16 befestigt ist,
die wiederum mit Hilfe von Dreiecksprofilen 18 an den unteren
Seitenprofilen 4a festgeschraubt sind (s. 3).
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Dem
Hubzylinder 12 ist in Förderrichtung
FR eine Stoppereinheit 20 nachgeordnet, welche mittels einer
Halterung 17 an dem Querprofil 15 befestigt ist. Die
Stoppereinheit 20 umfaßt
einen pneumatisch betriebenen Hubzylinder 21 mit Druckluftanschlüssen 24,
welcher einen Stoppblock 22 in vertikaler Richtung 29 in
den Förderweg
F und aus dem Förderweg F
bewegen kann, vorzugsweise nach Signalgebung durch einen nicht dargestellten
Ortssensor oder Positionssensor zur Erfassung eines Förderguts 70.
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Der
Hubzylinder 12 vermag mit Hilfe des Trägers 11 ein Fördergut 70 in
Richtung des senkrechten Doppelpfeils 19 auf- und ab zu
bewegen ( 1 und 2). Hierzu
wird nach Anlaufen des Förderguts 70 gegen
den Stoppblock 22 der Träger 11 unter Kreuzung
bzw. Hindurchfahren durch den Förderweg
F nach oben verfahren. Der Träger 11 weist
oberseitig eine im vorliegenden Fall kreisrunde Erhebung 11a auf
(s. auch 4), deren Durchmesser geringfügig kleiner
ist als die Ausnehmung 72 des Förderguts 70. Beim
Hochfahren des Trägers
kommt die Erhebung 11a mit der Ausneh mung 72 in
lockeren Eingriff, so daß eine
sichere seitliche Fixierung des Förderguts 70 auf dem
Träger
realisiert wird, s. 2.
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Nach
Verbringen eines Förderguts 70 in
das Magazin 30 und anschließendem Absenken des Trägers 11 wird
durch Rückhaltemittel 40 gewährleistet, daß das Fördergut 70 nicht
auf den Förderweg
F zurückfallen
kann. Die Rückhaltemittel 40 sind
hierbei an einer Wand 41 mit Hilfe einer Zwischenplatte 48 jeweils
zwischen zwei Vertikalprofilen 31 befestigt. Die Rückhaltemittel 40 umfassen
gemäß dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
zwei sich gegenüberliegende,
in den Beschickungsweg des Magazinschachtes 30a ragende
backenförmige
Halteabschitte 45, die in Hubrichtung keilförmig ausgebildet
sind. Sie sind mit einer Kolbenstange 45a in einem Zylinder 46 gelagert
und jeweils mittels einer Feder 47 in die in der 3 dargestellte
Rückhalteposition
vorgespannt.
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Beim
Hochdrücken
eines Förderguts 70 werden
die Halteabschnitte 45 gegen die Federkraft zurückgedrängt, bis
das Fördergut 70 die
Halteabschnitte 45 passiert hat und die Federn 47 die
Halteabschnitte 45 wieder in ihre Rückhalteposition bringen. Die
Halteabschnitte 45 sind mit Hilfe von Druckbeaufschlagung über einen
Anschluß 44 von
der Rückhalteposition
in eine Freigabeposition überführbar (s.
Doppelpfeil 49 in 3), bevorzugt
mit Hilfe eines Steuerimpulses, der vorzugsweise beide Rückhaltemittel über dieselbe
Druckluftleitung (nicht dargestellt) gleichzeitig ansteuert.
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Der
Magazinschacht 30 kann mehrere Fördergüter 70 übereinander
aufnehmen, welche mit Berührung
aufeinander liegen. Nur das unterste Fördergut 70 liegt auf
den Halteabschnitten 45 auf. Beim Absenken eines Förderguts 70 werden
die Halteabschnitte 45 nur solange in ihre Freigabeposition überführt, bis
das entsprechende Fördergut 70 diese
passiert hat, so daß die
darüber
liegenden Fördergüter 70 zurück gehalten
werden.
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Die
Klarsichtwandelemente 32 weisen jeweils zwei Aussparungen 32a, 32b auf.
Die Aussparungen 32a verlaufen oberseitig und sind tief
sowie symmetrischen eingeschnitten, um Fördergüter 70 aus dem Magazinschacht 30a manuell
herausnehmen oder diesen befüllen
zu können.
In 3 ist der von den Fördergütern 70 verdeckte
Abschnitt der Aussparung 32a gestrichelt dargestellt. Die
jeweilige untere Aussparung 32b der Wandelemente 32 (s. 3)
verläuft
horizontal und ist derart hoch angesetzt, daß Fördergüter 70 unter dem Magazinschacht 30a unbehindert
hindurch transportiert werden können,
falls die Steuerung entsprechend eingestellt ist.
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Die
Steuerung der gezeigten Systemelemente ist in den Figuren nicht
wiedergegeben. Es ist jedoch selbstverständlich, daß alle Elemente, insbesondere
die pneumatisch beaufschlagten entsprechend ansteuerbar ausgebildet
sein können,
um einen hohen Automatisierungsgrad der Gesamtanlage zu erreichen.