DE19534588C2

DE19534588C2 - Modular functional model

Info

Publication number: DE19534588C2
Application number: DE1995134588
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Rottmann; Thomas Michaelis; Martina Dipl Ing Meineke; Heinz-Werner Sandhoff; Ernst-Rainer Franke; Albert Wilhelmi; Wolfgang Schulzke; Heinz-Werner Tyborczyk
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Demag Cranes and Components GmbH
Priority date: 1995-09-11
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2015-09-12
Also published as: DE19534588A1

Description

Die Erfindung betrifft ein modulares Funktionsmodell, welches insbesondere in der Didaktik, zur Vermittlung von technischen Funktions- und Produktionszusammenhän gen verwendet wird.The invention relates to a modular function model, which in particular in the Didactics, to convey technical functional and production relationships gene is used.

Solche Systeme sind mittlerweile vielfach bekannt, unter anderem aus einem Firmen prospekt der Festo KG unter der Nummer 052872 D. Hierbei sind einzelne Funktions module auf einem Montagetisch fixierbar und sollen verschiedene Funktionen aus der Handhabungstechnik darstellen. Nachteilig ist bei diesem System, daß die Funktions elemente jeweils nur für sich dargestellt sind, und die Einbindung in einem zusammen hängenden Produktionsablaufes im Modell nur mit erheblichem Aufwand realisierbar ist.Such systems are now widely known, including from a company prospectus of Festo KG under number 052872 D. Here are individual functions modules can be fixed on an assembly table and are intended to perform various functions from the Represent handling technology. The disadvantage of this system is that the functional elements are shown only for themselves, and the integration in one hanging production process in the model can only be realized with considerable effort is.

Des weiteren ist aus der DE 90 06 287.6 U1 eine Vorrichtung zur Demonstration von dreidimensionalen Modellen bekannt, welche auf einer Aufstellplatte angeordnet werden. Die Aufstellplatte weist darüber hinaus ein gelochtes bzw. gerastertes Stahlblech auf. Dadurch wird die Anordnung der einzelnen Elemente vorgegeben. Dem Grunde nach handelt es sich hierbei wie aus dem bereits genannten Firmenprospekt bekannt quasi um einen Montagetisch. Auch hierbei ist ein zusammenhängender Produktionsablauf mit nur erheblichem Aufwand realisierbar.Furthermore, DE 90 06 287.6 U1 describes a device for demonstrating three-dimensional models known, which are arranged on a base plate. The Base plate also has a perforated or rasterized steel sheet. This will the arrangement of the individual elements specified. Basically this is it As is known from the company brochure mentioned above, it is almost an assembly table. Also here is a coherent production process with only considerable effort realizable.

Aus dem Aufsatz "Die Robotfabrik", in ELO3/1987, Schule, R. Dr., Seite 32 bis Seite 37 ist ebenfalls auf einem fest angeordneten Montagetisch eine Modellfabrik installiert. Im Wesen zeigt auch diese Dokumentation eine starre Anordnung eines Produktionsablaufes.From the essay "Die Robotfabrik", in ELO3 / 1987, Schule, R. Dr., page 32 to page 37 also installed a model factory on a fixed assembly table. In essence this documentation also shows a rigid arrangement of a production process.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zu grunde, ein System der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß meh rere Funktionsschritte in einem chronologischen Ablauf darstellbar sind, wobei das ganze System in beliebiger Form einfach veränder- und aufbaubar sein soll.On the basis of this prior art, the object of the invention is therefore reasons to develop a system of the generic type in such a way that meh rere functional steps can be represented in a chronological sequence, the Whole system should be easy to change and build in any form.

Die gestellte Aufgabe ist bei einem System der gattungsgemäßen Art erfindungsge mäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Wei tere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege ben. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, als Basiseinheit keinen stati schen Montagetisch mehr zu verwenden, sondern eine Förderstrecke aufzubauen, mit deren Hilfe ein chronologischer Ablauf verschiedener Funktionen bzw. Funktions schritte darstellbar ist. Die Basisidee der Erfindung besteht dabei darin, den Förder gang aus Grundmodulen zu bilden, die in einem geometrischen Zusammenhang zum gesamten System stehen. Ein wesentlicher Punkt dabei ist, daß auf dem Rollengang bewegbare Fördertische vorgesehen sind, die eine Lochmatrix enthalten, die in geo metrischem Zusammenhang zu den Abmessungen des gesamten Systems stehen. Das Rastermaß dieser Matrix, nämlich beispielsweise der Abstand zweier Löcher zueinander erscheint in einem ganzzahligen Vielfachen in den Außenabmessungen eines Rollenganggrundmodules wieder. Die Abmessungen weiterer Fördermodule stehen wiederum in ganzzahlig vielfachem Verhältnis, so daß selbst die Außenabmes sung ganzer Förderstrecken in ganzzahlig vielfachem Verhältnis stehen. Auf diese Weise wird es zum einen möglich, eine beliebige Förderstrecke darzustellen, und dennoch eine virtuelle im Raum liegende Bewegungsachse zu definieren, auf die jedes Funktionselement zugreift. Es ist somit möglich, einen beliebig gestalteten Handhabungs-"Prozeß" darzustellen. Die Funktionsmodule in ihrem Greif- oder Hand habungsaktionsabstand oder -Radius sind so ausgebildet, daß sie immer genau auf die sich selbst ergebende Bewegungsachse zugreifen.The task is in a system of the generic type according to the invention according to the characterizing features of claim 1 solved. Wei tere advantageous embodiments of the invention are given in the dependent claims ben. The basic idea of the invention is that no stati as the base unit to use more assembly table, but to build a conveyor line with whose help is a chronological sequence of various functions or functions steps can be displayed. The basic idea of the invention is to promote course from basic modules that are in a geometric context to the entire system. An essential point is that on the roller table Movable conveyor tables are provided, which contain a hole matrix, which in geo metrically related to the dimensions of the entire system. The grid dimension of this matrix, namely for example the distance between two holes to each other appears in an integer multiple in the outer dimensions of a basic roller conveyor module again. The dimensions of further conveyor modules are in turn in multiples of whole numbers, so that even the outer dimensions whole conveyor lines are in a multiple multiple ratio. To this In this way it becomes possible, on the one hand, to represent any conveyor route, and nevertheless to define a virtual movement axis lying in space, on which each Accesses functional element. It is therefore possible to design any To represent handling "process". The function modules in your gripping or hand Behavior distance or radius are designed so that they always exactly access the self-resulting axis of motion.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden näher beschrie ben.The invention is illustrated in the drawing and described in more detail below ben.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 Perspektivische Darstellung eines geschlossenen Förderkreises mit Funktionsmodulen. Fig. 1 perspective view of a closed conveyor circuit with function modules.

Fig. 2 Fig. 1 in Berücksichtigung modularer Verbindungsebenen in Erfüllung des ganzzahligen Rastermaßvielfachen. Fig. 2 Fig. 1 in consideration of modular connection levels in fulfillment of the integer grid multiples.

Fig. 3 Draufsicht auf geschlossenen Fördergang. Fig. 3 top view of the closed conveyor.

Fig. 4 Perspektivische Darstellung einer Förderplattform. Fig. 4 perspective view of a conveyor platform.

Fig. 5 Teilausschnitt eines Förderganges. Fig. 5 partial section of a conveyor aisle.

Fig. 6 Darstellung des ganzzahligen Rastermaßvielfachen in Form eines modular zusammengesetzten Förderganges. Fig. 6 representation of the integer grid multiples in the form of a modular composite conveyor.

Fig. 7 Förderplattform mit Rastergrundmaß. Fig. 7 conveyor platform with basic grid size.

Fig. 1 zeigt eine gesamte perspektivische Darstellung eines möglichen Aufbaus eines erfindungsgemäßen modularen Funktionsmodells. Hierbei ist ein geschlossener För derkreis 1 vorgeschlagen. Dieser Förderkreis besteht aus Förderganggrundelementen 10, die in entsprechender Weise über Drehscheibenelemente 2 einen geschlossenen Fördergang bilden, entlang dem die Funktionsmodule 3, 4 und 5 an beliebiger Stelle angeordnet sind. Weiterhin dargestellt ist die virtuelle Bewegungslinie A entlang der das Fördergut bewegt wird. Das Fördergut selbst liegt auf einem Fördertisch bzw. ei ner Förderplattform 6. Die Förderplattform enthält einen mittleren Zentrierpunkt, wie er weiter unten noch ausführlich dargestellt wird. Dieser mittlere zentrierte Punkt läuft genau parallel zu der virtuellen Linie unterhalb derselben. Die Funktionsmodule 3, 4 und 5 sind Handhabungsmodule, die hinsichtlich ihres Zugriffes auf das auf der För derplattform 6 befindliche Fördergut zentriert sind. An dem Funktionsmodul 3 findet eine Bunkerung von Behältnissen statt, wobei auf die vorbeifahrende Förderplattform 6 jeweils eines der gebunkerten Behältnisse gebracht wird. Beim Weiterfahren der Förderplattform 6 wird bei Erreichen des Funktionsmodules 4 eine Befüllung des Be hältnisses vorgenommen. Beim Weiterführen der Plattform 6 und bei Erreichen des Funktionsmodules 5 wird das Behältnis mit einem Deckel versehen und sodann wei tergefördert. Ein solches Funktionsmodell ist hier nur beispielhaft mit den Handha bungsmodulen 3, 4 und 5 in der beschriebenen Weise und Funktion versehen. Wichtig ist hierbei, deutlich zu machen, daß zum einen das auf der Förderplattform befindliche Behältnis entlang der virtuellen Linie 6 gefördert wird, und an den Halte- oder Zugreifpunkten an den Funktionselementen 3, 4 und 5 dieselben auf die zentrierte Position der virtuellen Linie zugreifen. Das heißt alle Handhabungsgeräte sind hinsicht lich einer Bearbeitung oder einer Handhabungsfunktion im Zugriff auf die virtuelle Linie A zentriert. Dies macht die Modularität dieses Funktionsmodells im wesentlichen aus. Der weitere Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist in den Zeichnungsfiguren 5, 6 und 7 dargestellt. Dort ist das geometrische Verhältnis in ganzzahligen Vielfachen der Außenabmessungen gegenüber einem Rastergrundmaß dargestellt. Fig. 1 shows an entire perspective view of a possible structure of a modular function model according to the invention. Here, a closed För derkreis 1 is proposed. This conveyor circuit consists of conveyor conveyor basic elements 10 which, in a corresponding manner, form a closed conveyor conveyor via turntable elements 2 , along which the functional modules 3 , 4 and 5 are arranged at any point. The virtual movement line A along which the material to be conveyed is moved is also shown. The material to be conveyed itself lies on a conveyor table or a conveyor platform 6 . The conveyor platform contains a central centering point, as will be described in detail below. This middle centered point runs exactly parallel to the virtual line below it. The function modules 3 , 4 and 5 are handling modules which are centered with regard to their access to the conveyed material located on the conveyor platform 6 . Bunkering of containers takes place on the functional module 3 , one of the bunkered containers being brought onto the passing conveyor platform 6 . When the conveyor platform 6 is moved on, when the function module 4 is reached, the loading ratio is filled. When the platform 6 is continued and the functional module 5 is reached, the container is provided with a lid and then conveyed further. Such a functional model is provided here only as an example with the handling modules 3 , 4 and 5 in the manner and function described. It is important here to make it clear that, on the one hand, the container located on the conveyor platform is conveyed along the virtual line 6 , and at the stopping or access points on the functional elements 3 , 4 and 5 they access the centered position of the virtual line. This means that all handling devices are centered with regard to processing or a handling function in access to the virtual line A. This essentially makes up the modularity of this functional model. The further basic idea of the present invention is illustrated in the drawing figures 5, 6 and 7. The geometric ratio is shown there in integer multiples of the external dimensions compared to a basic grid dimension.

Fig. 2 zeigt die sich ergebenden Möglichkeiten bzw. Bewegungsmöglichkeiten im Raum. Diese ergeben sich aus der erfindungsgemäßen Art der modularen Gestaltung des Funktionsmodelles. Da die Fördergrundmodule 10, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, in der Ebene sowie auch in der räumlichen Dimension ein ganzzahliges Vielfa ches eines Rastergrundmaßes bilden, ergibt sich quasi die Modularität und die Aus baumöglichkeit von selbst. So sind die Fördergrundmodule 1 beispielsweise mit einer Abmessung in der Ebene von 245 × 245 mm festgelegt. Auch in der Richtung senk recht zu dieser Ebene ist ein Ebenenabstand von 245 mm realisiert. Dadurch ergeben sich auch Ebenen, bei denen das Fördergut auf einer zur hier dargestellten Grundebene genau um 245 mm oder Vielfache davon angehoben ist. Es läßt sich auch eine Ebene darüber erstrecken, die dann zwei ganzzahlige Vielfache, nämlich 490 mm zur Grundebene angehoben ist. Fig. 2 zeigt, daß das ganzzahlige Vielfache auch in der räumlichen Erstreckung hinsichtlich der geometrischen Abmessung wieder auftaucht. Fig. 2 shows the resulting possibilities or possibilities of movement in space. These result from the type of modular design of the functional model according to the invention. Since the basic funding modules 10 , as shown in FIG. 1, form an integer multiple of a basic grid dimension in the plane as well as in the spatial dimension, the modularity and the expansion possibilities result, so to speak. The basic funding modules 1 are, for example, with dimension in the plane of 245 × 245 mm. In the direction perpendicular to this level, a level distance of 245 mm is realized. This also results in levels at which the material to be conveyed is raised exactly by 245 mm or a multiple thereof on a basic level as shown here. It is also possible to extend a plane above it, which is then raised to two integer multiples, namely 490 mm to the basic plane. Fig. 2 shows that the integer multiple appears again in the spatial extent with respect to the geometric dimension.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung in Draufsicht, bei der zum einen die quadratische Ausbil dung der Fördermodule sowie die dadurch in dieser beispielhaft, aufgebauten Förder strecke sich selbst ergebenden virtuellen Linie gezeigt ist. Entlang dieser Linie wird, wie oben bereits beschrieben, gefördert und auf dieselbe koordiniert und auf das För dergut zugegriffen. Geschlossen wird dieser Förderkreis durch die Drehtellermodule 2. Fig. 3 shows a representation in plan view, in which on the one hand the quadratic training of the conveyor modules and the thereby constructed in this exemplary, constructed conveyor route self-resulting virtual line is shown. Along this line, as already described above, funding is provided and coordinated, and the material to be conveyed is accessed. This conveyor circuit is closed by the turntable modules 2 .

Fig. 4 zeigt eine Förderplattform 6, die auf bzw. in dem dargestellten Rollengang ge führt wird. Wichtig ist hierbei, anzumerken, daß die Förderplattform im wesentlichen über eine zentrale Bohrung 20 verfügt, die entlang der virtuellen Linie als Bezugslinie läuft. In die Bohrung 20 sind dabei in erfindungsgemäßer Ausgestaltungsmöglichkeit Sensoren anbringbar, oder zur Fixierung mechanische Zentrierelemente, die das För dergut so auf die Förderplattform 6 zentrieren, daß sie ebenfalls entlang der virtuelle Linie laufen. Die Förderplattform selbst besteht aus einer Unterkonstruktion aus Profil mit einer darauf montierten Fördertischplatte. Ferner ist die Förderplattform 6 bzw. deren Tischplatte mit in einem entsprechenden Rastermaß verteilten Lochmuster ver sehen. Dieses Lochmuster gibt als kleinste, in diesem Funktionsmodell auftauchende geometrische Abmessung das Rastergrundmaß wieder, aus welchem sich die ganz zahligen Vielfachen der übrigen geometrischen Abmessungen ergeben. Fig. 4 shows a conveyor platform 6 , which leads to or in the roller conveyor shown GE. It is important to note here that the conveyor platform essentially has a central bore 20 which runs along the virtual line as a reference line. In the bore 20 sensors are attachable in the inventive design option, or for fixing mechanical centering elements that center the För dergut so on the conveyor platform 6 that they also run along the virtual line. The conveyor platform itself consists of a substructure made of profile with a conveyor table top mounted on it. Furthermore, the conveyor platform 6 or its table top can be seen with hole patterns distributed in a corresponding grid dimension. As the smallest geometric dimension that appears in this functional model, this hole pattern reproduces the basic grid dimension from which the integer multiples of the other geometric dimensions result.

Fig. 5 zeigt einen Rollengangabschnitt, bestehend aus drei Fördergrundelementen 6. Diese haben hier, wie oben bereits beschrieben, eine beispielhafte, Abmessung von 245 × 245 mm in der Ebene. Drei aneinander gefügte Rollenganggrundelemente erge ben somit 735 mm. Aus der nachfolgenden Fig. 6 geht die Modularität und die belie bige Darstellung von Förderstrecken aus diesem ganzzahlig Vielfachen deutlicher her vor. So zeigt Fig. 6 zwei fördertechnisch miteinander verbundene Rollengangab schnitte, die jeweils aus drei Rollenganggrundmodulen bestehen. Das Fördergut wird am Ende der beiden Förderstrecken um 180° in die Gegenrichtung gedreht. Dies wird durch einen in der Fördertechnik bekannten Drehteller erreicht. Die Außenabmessun gen dieses Drehtellers sind, wie hier zu erkennen, 490 × 490 mm. Diese Abmessung von 490 mm Kantenlänge ist genau das Zweifache, also entsprechend das ganzzah lige Vielfache, der geometrischen Abmessung eines Rollenganggrundmodules. So ist es möglich, den oberen Rollenganggrundmodul für die Bewegung in Richtung zum Drehteller auszulegen und die untere Förderstrecke dann in gegenläufiger Richtung. Auch bei einer Umlenkung von 90° wären die Außenabmessungen eines solchen Drehtellers von 490 × 490 mm perfekt. Aus der Darstellung in Fig. 6 geht hervor, daß, egal ob ein Drehteller für eine Wende um 180° oder 90° oder jede beliebige Rich tungsveränderung das Fördergut stets auf einer stetig verlaufenden virtuellen Achse gefördert wird, und erst so der beliebige Zugriff und die beliebige Positionierung von Funktionselementen, die auf das Fördergut zugreifen, möglich ist. Dies geht in der beschriebenen Weise aus der Darstellung von Fig. 1 auch klar hervor. Die darge stellte virtuelle Linie ist an jedem Punkt eine stetige Bewegungslinie. Fig. 5 shows a roller conveyor section consisting of three basic conveyor elements 6. As already described above, these have an exemplary dimension of 245 × 245 mm in the plane. Three joined basic roller conveyor elements thus result in 735 mm. From the following Fig. 6, the modularity and the arbitrary representation of conveyor lines from this integer multiple is clearer. Thus, FIG. 6, two sections conveyor technically interconnected Rollengangab, each consisting of three basic modules roller conveyor. The material to be conveyed is rotated 180 ° in the opposite direction at the end of the two conveying lines. This is achieved by a turntable known in conveyor technology. The outer dimensions of this turntable are, as can be seen here, 490 × 490 mm. This dimension of 490 mm edge length is exactly twice, i.e. corresponding to the integer multiple, the geometric dimension of a basic roller conveyor module. This makes it possible to design the upper basic roller conveyor module for movement in the direction of the turntable and then the lower conveyor section in the opposite direction. Even with a deflection of 90 °, the external dimensions of such a turntable of 490 × 490 mm would be perfect. From the illustration in Fig. 6 it appears that, regardless of whether a turntable for a turn by 180 ° or 90 ° or any Rich direction change, the material is always conveyed on a continuously running virtual axis, and only then the arbitrary access and Any positioning of functional elements that access the material to be conveyed is possible. This is also clear in the manner described from the illustration in FIG. 1. The virtual line shown is a continuous line of motion at every point.

Fig. 7 zeigt nochmals die obere Platte einer Förderplattform 6. Es sind zu erkennen, die Zentralbohrung, die auf die virtuelle Bewegungslinie zentriert ist, sowie das verteilt angeordnete Lochmuster bzw. die Lochmatrix. Das Maß zweier nebeneinanderliegen der Löcher parallel zu einer der Plateaukanten gesehen, ist die kleinste geometrische Abmessungseinheit, auf deren Basis die ganzzahligen Vielfachen, die sich durch die gesamte Konstruktion des Funktionsmodelles ziehen, gegeben sind. Fig. 7, the upper plate again shows a delivery platform 6. It can be seen the central bore centered on the virtual line of motion and the distributed hole pattern or the hole matrix. The dimension of two holes lying next to each other parallel to one of the plateau edges is the smallest geometric dimension unit, on the basis of which the integer multiples that run through the entire construction of the functional model are given.

Claims

1. Modular function model for the representation of production processes, in particular for didactic purposes, wherein the function model contains expandable and / or expandable function modules, characterized in that the function model further comprises a modular conveyor system consisting of basic support modules ( 1 , 2 ) with which any conveyor section can be built between the individual function models, that the geometric dimensions of both the functional and the basic support modules are always integer multiples of an underlying basic grid dimension, such that a connection of several basic support modules results in a virtual movement line (A) in space which can be moved and the functional modules are designed to access this virtual line of movement.

2. Modular functional model according to claim 1, characterized in that the material to be conveyed can be placed on or connected to a conveyor platform ( 6 ) running along the conveyor route, and the conveyor platform has a hole matrix, with a central zero point which is always along the mentioned virtual movement line (A) is arranged continuously and on which the function modules are spatially coordinated in their access.

3. Modular functional model according to claim 2, characterized in that the outer dimensions of a basic conveyor module ( 1 , 2 ) to the grid dimension of the hole matrix of the conveyor platform ( 6 ) are integer multiples and are formed from said basic grid size.

4. Modular functional model according to one of the preceding claims, characterized in that the basic conveying module ( 1 , 2 ) is designed as a roller conveyor basic module and is furthermore each autonomously provided with its own drive.

5. Modular functional model according to one of the preceding claims, characterized in that each basic roller conveyor module ( 1 , 2 ) is each provided with an electrical interface, via which each basic roller module with, for example, sensors, drive and PLC control in the assembled state of several basic roller conveyor modules central control can be coupled.

6. Modular functional model according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical connection is made with a central control via a flat ribbon cable looped through from the basic roller module ( 1 , 2 ) to the basic module.

7. Modular functional model according to one of the preceding claims, characterized, that in the area of the electrical interface of a basic roller conveyor module Connection branches consist of a control ribbon cable, which on a Viewing level via visible pin header with the sensors and / or the drive and / or the PLC control of each basic roller conveyor module can be connected accordingly is such that visible contact bridges make electrical production visible Connections are attachable.

8. Modular functional model according to one of the preceding claims, characterized, that each basic roller conveyor module is controlled via a bus cable.

9. Modular functional model according to one of the preceding claims, characterized, that each roller table contains electronic means for digital addressing.