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Die
Erfindung betrifft eine Transporteinrichtung mit den Merkmalen im
Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus
der Praxis sind Shuttle-Förderer bekannt, die aus einem
langen Tragbalken mit mehreren Werkstückaufnahmen bestehen,
der von einem Antrieb in einer kreisartigen Bewegung vorwärts
und rückwärts bewegt sowie angehoben und abgesenkt werden
kann. In angehobener Stellung nimmt der Tragbalken eine Reihe von
Werkstücken auf und transportiert sie einen Schritt oder
eine Station weiter, wo er sie in einer Senkbewegung auf stationären
Aufnahmen absetzt und anschließend in seine Ausgangslage
zurückkehrt und für den nächsten Transportschritt
wieder angehoben und vorwärts bewegt wird. Derartige Shuttle-Förderer
haben eine gewisse Trägheit und sind in ihrer Förderleistung
beschränkt.
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Die
DE 39 03 518 A1 zeigt
einen konventionellen Hub-Shuttle mit Kreisbewegung und mit zwei Längsholmen
oder Tragbalken, die sich über mehrere Stationen erstrecken
und auf denen Fahrzeugkarosserien mit Werkstückaufnahmen
gehalten sind und transportiert werden. Die Holme führen
eine axiale Vorschubbewegung und zusätzlich eine Hubbewegung
aus, die von Hubantrieben mit Scherenarmen bewirkt werden, die an
die Tragbalken angreifen und diese heben und senken. Beim Absenken
werden die Fahrzeugkarosserien auf lokale Werkstückaufnahmen
abgesetzt, wobei anschließend die Tragholme in der Senkstellung
zurückfahren können. Die Werkstückaufnahmen
sind während des Bearbeitungsprozesses am Boden stationär
angeordnet. Sie können bedarfsweise bei einem Werkstück-Typwechsel
getauscht werden, wobei die Werkstückaufnahmen in einer
Reihe auf den Schienen aus der Anlage gefahren und ersetzt werden.
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In
der
DE 94 11 075 U1 ist
ebenfalls ein konventioneller Hub-Shuttle gezeigt, bei dem die Tragbalken
eine kreisende Bewegung ausführen.
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Auch
die
DE 40 10 383 A1 lehrt
einen üblicher Hub-Shuttle mit kreisender Bewegung eines Förderbalkens.
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Die
DE 31 00 159 A1 zeigt
eine Fördereinrichtung für Montagestraßen
mit einer Reihe von Plattformen, die kontinuierlich in Vorwärtsrichtung bewegt
werden. Auf den Plattformen sind Hebebühnen angeordnet,
an denen die Fahrzeugkarosserien dauerhaft verbleiben.
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In
der
DE 297 20 801
U1 sind Rollenbahnen für Skids mit aufgeladenen
Fahrzeugkarosserien gezeigt, wobei die Rollenbahnen mittels einer
Hubeinrichtung gehoben und gesenkt werden können. Dabei
können Fahrzeugkarosserien in Werkstückaufnahmen
aufgenommen werden. Die Skids führen eine kontinuierliche
Förderbewegung in Vorwärtsrichtung aus.
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Die
WO 99/54191 A2 offenbart
einen konventionellen Hub-Shuttle mit zwei Tragholmen, welche mittels
Hubeinrichtungen an Ständern unter Mitnahme der Fahrzeugkarosserien
gehoben und gesenkt werden können, wobei die Tragholme
in der Senkstellung eine Rücklaufbewegung ausführen.
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Aus
der
DE 90 16 157 U1 sind
Scherenhubtische bekannt, die gemeinsam verstellt werden können
und die Hubeinrichtungen für einen konventionellen Hub-Shuttle
und dessen Tragbalken darstellen. Die Hubtische sind mit den Tragbalken
verbunden und haben keine direkte Verbindung zu den Fahrzeugkarosserien.
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Die
GB 2 196 593 A und
die
US 6,494,304 B1 mehrachsig
verfahrbare Conveyer bzw. um Skids mit integrierter Hubeinrichtung
für die mitgeführten Karosserien.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Transporteinrichtung
für den schrittweisen Werkstücktransport aufzuzeigen.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
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Die
beanspruchte Transporttechnik hat durch die modulare Unterteilung
der Transporteinrichtung in mehrere autonome Transporteinheiten den
Vorteil, dass die Geschwindigkeit und Leistungsfähigkeit
deutlich erhöht werden kann. Insbesondere erlaubt die Trennung
von Förderer und Hubeinrichtung eine gegenseitige Überschneidung
der Bewegungen und damit eine größere Transportgeschwindigkeit.
Die einzelnen Förderer können durch die Massenreduzierung
außerdem die Werkstücke schneller beschleunigen
und vorwärts bewegen. Der Anteil der Transportzeit an der
Taktzeit kann dadurch zu Gunsten eines größeren
Prozesszeitanteils signifikant verringert werden.
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Die
Hubeinrichtung greift im Gegensatz zum Stand der Technik am Werkstück
an oder an einem Werkstückträger und nicht an
der Vorschubeinheit bzw. dem Förderer. Die Hubeinrichtung
löst das Werkstück in einer aktiven Hubbewegung
vom Förderer bzw. Fördermittel und führt
dabei auch die Positionierung durch. Der Förderer bzw.
sein Förder- oder Transportmittel kann bei der Hubbewegung
des Werkstücks in Ruhe sein und wird nicht mitbewegt.
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Günstig
ist außerdem, dass die effektiven Hübe zum Lösen
der Werkstücke vom Förderer und zum Zurücksetzen
der Werkstücke auf den nächsten Förderer
sehr klein sein können, was der Geschwindigkeit und dem
verringerten Bauaufwand zugute kommt. Auch die Positionierzeiten
für die Werkstücke können deutlich verringert
werden.
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Die
Verringerung der Hübe der Transporteinrichtung hat ferner
den Vorteil, dass andere Komponenten in der Station schneller zustellen
und arbeiten können. Dies betrifft insbesondere Spanneinrichtungen,
welche die Werkstücke in der Positions- und Hubstellung
schneller spannen können. Auch dies kommt einem vergrößerten
Prozesszeitenanteil an der Taktzeit zugute.
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Die
verfügbare Taktzeit lässt sich besser und wirtschaftlicher
für die wertschöpfenden Prozesse, insbesondere
Bearbeitungs-, Handhabungs- oder Behandlungsprozeese ausnutzen.
Die Prozesseinrichtungen, z. B. Bearbeitungseinrichtungen in den Stationen
einer Anlage, können besser und wirtschaftlicher ausgelastet
werden, wobei ggf. hierdurch der apparative Aufwand und z. B. die
Stationszahl verringert werden kann.
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Vorteilhafterweise
ist bei evtl. Störungen in einer Station die Transporteinrichtung
nicht mehr wie beim Stand der Technik in ihrer Gesamtheit blockiert. Durch
die Aufteilung der erfindungsgemäßen Transporteinrichtung
in mehrere eigenständige Transporteinheiten können
die in Förderrichtung hinter der Störungsstelle
liegenden Transporteinheiten und Stationen immer noch arbeiten.
Die beanspruchte Transporteinrichtung ist dadurch insgesamt besonders
wirtschaftlich.
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Die
beanspruchte Transporteinrichtung ist hochflexibel. Die Transporteinrichtungen
arbeiten zwar in einem Takt-Konzept mit gegenseitiger Abstimmung.
Hierbei sind allerdings gewisse Abweichungen möglich. Es
müssen nicht alle Transporteinheiten zum exakt gleichen
Zeitpunkt die Werkstücke aufnehmen, transportieren und
absetzen.
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Die
Störanfälligkeit der Transporteinrichtung wird
verringert. Bei einem konventionellen Shuttle-Förderer
führt eine Störung zum Ausfall des kompletten
Förderers und aller von ihm bedienten Stationen. Bei der
beanspruchten modularen Transporteinrichtung können die
stromabwärts gelegenen Transporteinheiten und Stationen
weiterarbeiten.
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Vorteilhafterweise
ist die Transporteinrichtung hinsichtlich der Art und Beförderung
der Werkstücke hochflexibel. Die Werkstücke können
direkt von einem Transportelement des Förderers, z. B.
einem Schlitten, aufgenommen und im Vorschub transportiert werden.
Alternativ können die Werkstücke auf Werkstückträgern
angeordnet werden, die mit den Transportelementen in Eingriff treten.
Diese Werkstückträger können unterschiedlich
ausgebildet sein, z. B. als Palette, Stützbügel
oder dgl.
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Die
Vorschubbewegung und die Hubbewegung können in ihrem Weg,
in der Zeit und in ihrer Geschwindigkeit veränderlich sein
und sich an die jeweiligen Erfordernisse anpassen. Hierbei können
gerade oder gekrümmte Gradienten gefahren werden. Die Hub-
und Vorschubbewegung kann über eine geeignete und bevorzugt
gemeinsame Steuerung abgestimmt werden, wobei eine Kollisionsfreiheit
bei der Vorschub- und Hubbewegung sichergestellt werden kann. Die
Hubbewegung kann außerdem auf die Vorschubbewegung abgestimmt
werden und z. B. vom aktuellen Vorschubweg abhängen. Hierfür
kann eine geeignete Messeinrichtung vorhanden sein, die auch mehrere
Komponenten haben kann. Hierdurch lassen sich außerdem
die Vorschub- und Hubbewegung überwachen.
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In
den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Im einzelnen zeigen:
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1 und 2:
eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer Bearbeitungsanlage
mit mehreren Stationen und einer modularen Transporteinrichtung,
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3 und 4:
eine abgebrochene und vergrößerte Seitenansicht
und Draufsicht eines Förderers einer Transporteinheit,
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5:
eine Stirnansicht der Fördereinrichtung gemäß Pfeil
V von 2,
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6:
eine vergrößerte Seitenansicht einer Koppeleinrichtung
und eines Teils des Förderers mit verschiedenen Hubstellungen
eines Stützbügels,
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7 und 8:
schematische Darstellungen der Verriegelungs- und Entriegelungsstellung der
Koppeleinrichtung,
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9:
eine vergrößerte Seitenansicht eines Stützbügels
und der Koppeleinheit mit Darstellung der Hubstellungen und
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10:
eine perspektivische Ansicht einer Fördereinrichtung mit
Förderer und Hubeinrichtung mit Hubtisch.
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Die
Erfindung betrifft eine Transporteinrichtung (7) sowie
ein Verfahren zum schrittweisen Transport von Werkstücken
(5). Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage (1)
mit mehreren Stationen (2, 3, 4), die
mit einer solchen Transporteinrichtung (7) ausgerüstet
ist.
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Die
Werkstücke (5) können von beliebiger Art,
Form und Größe sein sowie aus beliebigen Werkstoffen
bestehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich
um Rohbaukarosserien oder Karosserieteile aus Metall oder Kunststoff
für Fahrzeuge, insbesondere PKWs.
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Die
Werkstücke (5) oder Karosserieteile können
selbsttragend sein. Alternativ können die Werkstücke
(5) einen Werkstückträger (14)
aufweisen, der die Werkstückteile aufnimmt und in einer
vorgegebenen Stellung exakt positioniert sowie ggf. fixiert. Der Werkstückträger
(14) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein
und z. B. aus einer Palette, einem Gerüst, einer Platte
oder einem Rahmen bestehen. Der Werkstückträger
(14) kann auch modular aufgebaut sein.
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In
den gezeigten Ausführungsbeispielen besteht der Werkstückträger
(14) aus zwei oder mehr Stützbügeln (15),
die mit dem Werkstück (5), z. B. einer Rohkarosserie,
in geeigneter Weise verbunden und dort positioniert sind. Die Stützbügel
(15) bilden z. B. querliegende Träger mit vier
Aufnahmeelementen, z. B. Pins, die in Löcher am Karosserieboden eingreifen
und dort verschraubt oder in anderer Weise fixiert sind. Das Werkstück
(5) kann über solche Stützbügel
(15) aufgenommen, abgestützt und transportiert
werden. 3 und 6 zeigen
verschiedene Varianten hiervon.
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Die
Transporteinrichtung (7) ist modular aufgebaut und sorgt
für einen schrittweisen oder stationsweisen Transport der
Werkstücke (5) in Förderrichtung (13)
mit einer Vorschub- und Hubbewegung. Die Werkstücke (5)
werden in einer Schrittfolge und in einer Reihe gemeinsam durch
die Stationen (2, 3, 4) bewegt. Sie führen
dabei eine Bewegung ähnlich wie bei einem konventionellen
Shuttle-System aus. Die Bewegung ist im Detail allerdings etwas
anders als beim Stand der Technik. Die Werkstücke (5)
werden beim Vorschub in Förderrichtung (13) vorwärts bewegt,
am Vorschubende angehoben und positioniert. Für den folgenden
Transportschritt werden sie wieder abgesenkt und erneut vorgeschoben
mit anschließender Hub- und Positionierbewegung.
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Die
modulare Transporteinrichtung (7) besteht aus einer Reihe
von mehreren Transporteinheiten (8, 9, 10).
Diese sind z. B. in einer fluchtenden Reihe in Förderrichtung
(13) hintereinander angeordnet. Benachbarte Transporteinheiten
(8, 9, 10) überlappen einander
in den Stationen (2, 3, 4) in Förderrichtung
(13) und haben im Überlappungsbereich gemeinsam
bediente Aufnahme- und Abgabestellen (34) für
die Werkstücke (5).
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Die
Anlage (1) und ihre Stationen (2, 3, 4) können
in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um eine Bearbeitungsanlage (1) für
die besagten Fahrzeugkarosserien (5). Die Stationen (2, 3, 4)
sind Bearbeitungsstationen, in denen jeweils mindestens eine Bearbeitungseinrichtung
(33) angeordnet ist, die in beliebig geeigneter Weise ausgebildet
und angeordnet sein kann. In 1 ist beispielhaft
ein mehrachsiger Industrieroboter, z. B. ein Gelenkarmroboter mit
einem Bearbeitungswerkzeug, z. B. einer Punktschweißzange,
einer Klebepistole, einem Laserkopf zum Schweißen oder
Schneiden oder dgl. dargestellt. Die Bearbeitungseinrichtung (33)
kann auch eine Spanneinrichtung zum Spannen der Werkstückteile
aufweisen, die in 1 durch einen Rahmen hinter
der Karosserie (5) symbolisiert ist.
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Die
gezeigten Bearbeitungsstationen (2, 3, 4)
können z. B. Schweißstationen sein, wobei die
erste Station (2) eine Framing-Station oder Geo-Station ist,
in der die zunächst lose zugeführten oder mit
ungenauer Positionierung geklammerten Karosseriebauteile in der
fügegerechten Position gespannt und anschließend
in geeigneter Weise, z. B. mit Schweißwerkzeugen, geheftet
werden. In den nachfolgenden Stationen (3, 4)
kann die geheftete und fixierte Karosserie (5) weiter ausgeschweißt
werden.
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Alternativ
können eine oder mehrere Stationen (2, 3, 4)
andere Fügestationen oder sonstige Bearbeitungs- oder Behandlungsstationen
sein, in denen andere Prozesse, insbesondere Fügeprozesse, Handhabungs-,
Bearbeitungs- oder Behandlungsprozesse durchgeführt werden.
Vor der ersten Station (2) kann eine Werkstückzuführung
(6) angeordnet sein. Dies kann auch eine eigene Station
in der Anlage (1) sein. Am Ende der Stationsreihe kann
eine Abgabestation (nicht dargestellt) vorhanden sein.
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Die
Transporteinheiten (8, 9, 10) können
untereinander gleichartig ausgebildet sein. Sie weisen jeweils einen
reversierenden Förderer (11) für den Vorschub
mit Vorwärts- und Rückwärtsbewegung auf.
Sie umfassen ferner mindestens eine Hubeinrichtung (12)
zum Heben und Senken der Werkstücke (5) auf, die
getrennt vom Förderer (11) angeordnet ist und
eigenständig auf die Werkstücke (5) einwirkt.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel von 1 und 2 sind
die Transporteinheiten (8, 9, 10) flurgebunden
und befinden sich auf dem Hallenboden unterhalb der Werkstücke
(5). 10 zeigt eine Variante mit einem
untergebauten Gestell. Die Förderer (11) führen
eine zum Boden parallele und z. B. horizontale Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung aus. Die Hubeinrichtungen
(12) können eine im wesentlichen vertikale Hebe-
und Senkbewegung ausführen.
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In
Abwandlung der gezeigten Ausführungsform sind andere Kinematiken
und andere räumliche Ausrichtungen der Förderer
(11) und Hubeinrichtungen (12) und der Vorschub-
und Hubbewegungen möglich. Diese können z. B.
schräg ausgerichtet oder um 90° gedreht angeordnet
sein. Der Förderer (11) kann auch als Hängeförderer
mit einer Anordnung oberhalb der Werkstücke (5)
ausgebildet sein.
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Die
Transporteinheiten (8, 9, 10) werden
in gegenseitig abgestimmter Weise gesteuert, um miteinander einen
schrittweisen oder stationsweisen Weitertransport der Werkstückreihe
auszuführen. Die Transporteinheiten (8, 9, 10)
sind allerdings untereinander eigenständig und müssen
nicht exakt die gleichen Vorschub- und Hubbewegungen ausführen.
Die Stationen (2, 3, 4) und die Transporteinrichtung
(7) sind in einen Arbeitstakt eingebunden. Innerhalb des Taktes
können die Transportbewegungen aller Transporteinheiten
(8, 9, 10) gleichzeitig oder bei Bedarf mit
gewissen Unterschieden ausgeführt werden. Die Transporteinheiten
(8, 9, 10) können wie in 1 an eine
gemeinsame Steuerung (29) angeschlossen sein. Sie können
alternativ eigene Steuerungen haben, die zur Abstimmung untereinander
gekoppelt sind. In beiden Varianten kann eine Steuerverbindung mit
einer übergeordneten Anlagen- und Ablaufsteuerung bestehen.
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Jede
Transporteinheit (8, 9, 10) weist mindestens
einen Förderer (11) für den Vorschub
der Werkstücke (5) auf. Ein solcher Förderer
ist z. B. in 3 bis 5 mit seinen
Bestandteilen dargestellt. Der Förderer (11) weist
ein Transportelement (18) für das Werkstück
(5) oder einen Werkstückträger sowie eine
Führung (19) und einen Antrieb (23) für
das Transportelement (18) auf. Diese Bestandteile des Förderers
(11) können in beliebig geeigneter Weise konstruktiv
ausgebildet sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen
ist das Transportelement (18) als rahmenartiger Schlitten
mit einem Laufwerk (22) ausgebildet, welches frei drehbare
Stützrollen mit vertikaler und horizontaler Ausrichtung
für den formschlüssigen Angriff an der Führung
(19) aufweist. Die längs der Förderrichtung
(13) ausgerichtete Führung (19) ist z.
B. als Schienenanordnung (20) ausgebildet, auf der das
Transportelement (18) rollt. Wie 1 und 2 verdeutlichen,
fluchten die Schienenanordnungen (20) benachbarter Transporteinheiten
(8, 9, 10) miteinander und bilden eine
durchgehende Führungs- oder Schienenbahn (21),
die sich in Förderrichtung (13) durch die Stationen
(2, 3, 4) erstreckt.
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Der
Antrieb (23) für das Transportelement (18)
weist einen Motor (24) und ein reversierend bewegliches
Antriebselement (25) auf, welches mit dem Transportelement
(18) über eine Verbindung (27) gekuppelt
ist. Der Antrieb (23) kann ebenfalls eine beliebig geeignete
konstruktive Ausbildung haben. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der Motor als steuerbarer Elektromotor ausgebildet, der ein
Antriebselement (25) in Form eines Riemens antreibt. Der
Riemen kann ein Flachriemen oder ein Zahnriemen für einen
formschlüssigen Antrieb mit quer oder schräg liegenden
Zähnen sein. Der Riemen ist mit einer Riemenführung
(26) versehen und in einer geschlossenen Schleife über
Umlenk- und Antriebsrollen geführt, wobei die Riemenenden
in geeigneter Weise mit dem Transportelement (18) verbunden
z. B. mit einer Schraubverbindung (27). Durch eine Dreh- oder
Umlaufbewegung des Riemens wird der Schlitten (18) entsprechend
der Motordrehung vorwärts und rückwärts
bewegt. Der Motor (24) treibt den Riemen (25)
und das Transportelement (18) reversierend an.
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Wie 1 und 2 verdeutlichen,
sind bei benachbarten Transporteinheiten (8, 9, 10)
die Förderer (11) und insbesondere deren Antriebselemente (25)
bzw. Riemenführungen (26) seitlich versetzt nebeneinander
und in Förderrichtung (13) mit Überlappung
angeordnet. Die Verbindungen (27) sind entsprechend seitlich
versetzt.
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Durch
diese Anordnung können die Transportelemente oder Schlitten
(18) der in Längsrichtung benachbarten Förderer
(11) abwechselnd an die Aufnahme- und Abgabestelle (34)
in der bedienten Station (2, 3, 4) gebracht
werden. Die Werkstücke (5) können dadurch
von der einen Transporteinheit (8, 9) zur Aufnahme-
und Abgabestelle (34) gebracht und dort im nächsten
Transportschritt von der anschließenden Transporteinheit
(9, 10) übernommen und um einen Schritt
oder eine Station weiter transportiert werden. Dies setzt sich in
der Reihe der Transporteinheiten (8, 9, 10)
fort. Die reversierend vor- und zurückbewegten Transportelemente
(18) bewegen sich dabei auf der gemeinsamen Führungs-
oder Schienenbahn (21). Aus 2 ist außerdem
ersichtlich, dass die Förderer (11) eine größere
Länge als die Stationen (2, 3, 4)
aufweisen und stationsübergreifend angeordnet sind. Die
Länge der Förderer (11) kann z. B. das
1,5-fache der Stationslänge bzw. des Abstandes zwischen
den Aufnahme- und Abgabestellen (34) in den Stationen (2, 3, 4)
betragen. Die Förderer (11) können untereinander
gleiche Längen haben. Es sind allerdings bereichsweise
auch Abweichungen möglich.
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Jede
Transporteinheit (8, 9, 10) weist mindestens
eine Hubeinrichtung (12) der vorgenannten Art auf. In den
gezeigten Ausführungen sind bei jeder Transporteinheit
(8, 9, 10) jeweils zwei Hubeinrichtungen
(12) in den Stationen (2, 3, 4)
und an den überlappten Endbereichen der Förderer
(11) bzw. den dort gebildeten Aufnahme- und Abgabestellen (34)
der Werkstücke (5) angeordnet. Die in Förderrichtung
(13) distanzierten Hubeinrichtungen (12) greifen
an den vorderen und hinteren Werkstückbereichen an. Die
Hubeinrichtungen (12) sind stationär und neben
dem oder den Förderern (11) angeordnet. Die Hubeinrichtungen
(12) sind außerdem getrennt von den Förderern
(11) beweglich und werden hierzu eigenständig
gesteuert. Diese Steuerung kann in Abhängigkeit vom Vorschub
des Werkstücks (5) bzw. des Förderers
(11) erfolgen. Die in Förderrichtung (13)
vorderen und hinteren Hubeinrichtungen (12) können
ferner gleich bzw. synchron oder unterschiedlich gesteuert werden
und dementsprechend gleiche oder unterschiedliche Hubbewegungen
ausführen.
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Die
Hubeinrichtungen (12) können konstruktiv in beliebig
geeigneter Weise ausgebildet sein. Sie können z. B. aus
einzelnen Hubstempeln bestehen, die eine eigenständige
Hubbewegung, d. h. ein Heben und Senken, ausführen. Hierbei
können die in einem Paar beidseits der Förderlinie
angeordneten Hubstempel in ihren Bewegungen gekoppelt sein. Auch
die vorderen und hinteren Hubstempel oder Hubstempelpaare können
gleich bzw. synchron oder voneinander unabhängig gesteuert
werden. Eine eigenständige Steuerung bietet die Möglichkeit,
auf evtl. Störkonturen des Werkstücks (5),
z. B. nach unten in den Hubweg ragende Werkstückteile,
Rücksicht zu nehmen.
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Derartige
Hubstempel oder andere Arten von Hubelementen können konstruktiv
in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Hierfür eignen
sich z. B. Spindelantriebe mit einem steuerbaren Elektromotor, hydraulische
oder pneumatische Zylinder oder dgl. mit entsprechender Steuerung.
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10 zeigt
eine Variante, in der die Hubeinrichtungen (12) als Hubtische
(30) ausgebildet sind, die sich unterhalb der Förderer
(11) und der Förderbahn befinden. Die Hubtische
(30) haben z. B. eine Rechteckform und weisen an den Ecken
vier Hubelemente oder Hubarme (31) auf, die vertikal nach
oben ragen. Der Hubtisch (30) hat einen steuerbaren Antrieb
(nicht dargestellt), der die Tischplatte mit den Hubarmen (31)
hebt und senkt.
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Die
Hubeinrichtungen (12) dienen einerseits zum Abheben und
Lösen der Werkstücke (5) vom Förderer
(11). Sie dienen andererseits zur Positionierung der Werkstücke
(5) in der Endlage der Hubbewegung. Die Hubeinrichtungen
(12) haben hierfür geeignete Hubelemente, die
in definierter Weise am Werkstück (5) oder am
Werkstückträger (14) bzw. an den Stützbügeln
(15) angreifen und diese in exakter und definierter Weise
aufnehmen. Am Ende der genau steuerbaren Hubbewegung ist das Werkstück
(5) korrekt positioniert und kann in dieser Stellung fixiert, z.
B. mit der Spanneinrichtung gespannt und anschließend bearbeitet
oder behandelt werden.
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Bei
der nachfolgenden Senkbewegung der Hubeinrichtungen (12)
werden die Werkstücke (5) zu den Förderern
(11) zurückbewegt und an diese zum Weitertransport übergeben,
wobei sie die Hubeinrichtungen (12) von den Werkstücken
(5) lösen.
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1 und 2 verdeutlichen
schematisch die Transportkinematik mit vier Karosserien (5),
die zur Kennung mit den Buchstaben A, B, C und D bezeichnet sind.
In Station (3) ist außerdem die Hubbewegung des
Werkstücks (5) mit durchgezogener und gestrichelter
Darstellung der Karosseriekontur dargestellt. 3 und 4 zeigen
auch die Unterschiede mit einer direkten Auflage der Karosserie
(5) auf dem Förderer (11) in Station
(3) und einer Karosserieanordnung auf einem Werkstückträger
(14) bzw. Stützbügeln (15) in
Station (4). Die Hubeinrichtungen (12) sind der Übersicht
halber durch Pfeile symbolisiert. Die Transporteinheit (7)
bedient die Werkstückzuführung (6) und
die erste Station (2). Für den Transport nimmt
sie mit ihrem Transportelement (18) das Werkstück
(A) auf und bewegt es in Förderrichtung (13) vorwärts
zur Aufnahme- und Abgabestelle (34) in der anschließenden
Station (2). Die anschließende Transporteinheit
(9) nimmt dabei im wesentlichen gleichzeitig das in der
Station (2) befindliche Werkstück (B) auf und
transportiert es in die Folgestation (3). In gleicher Weise
geschieht der Vorschub des dortigen Werkstücks (C) in die
Station (4) mit der dritten Transporteinheit (10)
usw. Der Vorschub aller Transporteinheiten (8, 9, 10)
erfolgt im wesentlichen zeitgleich, wobei im Einzelfall Unterschiede
im zeitlichen Beginn und Ende und in der Geschwindigkeit der Vorschubbewegung
zwischen den Transporteinheiten (8, 9, 10)
bestehen können. Am Ende der Vorschubbewegung werden die
Werkstücke (A, B, C, D) an den Aufnahme- und Abgabestellen
(34) von den ein oder mehreren Hubeinrichtungen (12)
aufgenommen, angehoben und vom Förderer (11) gelöst.
Dieser kann anschließend in einer Rückwärtsbewegung in
seine Ausgangsstellung zurückkehren und ist dann für
den nächsten Förderschritt bereit. Am Taktende senken
die Hubeinrichtungen (12) die Werkstücke (A, B,
C, D) wieder ab und übergeben sie dabei an den zurückgekehrten
Förderer (11) bzw. dessen Transportelement (18)
der folgenden Transporteinheit (9, 10) für
den erneuten Vorschub und Weitertransport in die Folgestation.
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Die
Hubeinrichtungen (12) können in der eingangs erwähnten
Weise in Abhängigkeit vom Vorschub der Werkstücke
(5) gesteuert und bewegt werden. Hierfür ist eine
Messeinrichtung (28) vorgesehen, die unterschiedlich ausgebildet
sein kann und ggf. mehrere Teile besitzen kann. Die Messeinrichtung
(28) erfasst den Vorschub der Werkstücke (5). Dies
kann auf unterschiedliche Weise geschehen. Einerseits kann über
Weggeber, Taster oder dgl. der tatsächliche Vorschub des
Werkstücks (5) oder des Transportelements (18)
erfasst werden. Dies kann z. B. eine laufende Positionserfassung
sein. Alternativ oder zusätzlich ist eine Vorschubermittlung über
den Antrieb (23) des Förderers (11) möglich.
Hierfür ist z. B. ein Weggeber im Motor (24) oder
in der Riemenführung (26) angeordnet, der den
vom Motor (24) oder dem Antriebselement (25) zurückgelegten
Weg erfasst. Dies kann in Abhängigkeit von der Zeit geschehen.
Mit der Messeinrichtung (28) kann hierdurch vom Vorschub
nicht nur die aktuelle Position, sondern auch die Geschwindigkeit
ermittelt werden.
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Die
Vorschubbewegung bzw. deren Geschwindigkeit kann eine Rampenform
mit einem Beschleunigungsabschnitt, einem im wesentlichen konstanten
Fahrabschnitt und einem endseitigen Bremsabschnitt aufweisen. Dies
gilt zumindest für die Vorwärtsbewegung. Die Rückwärtsbewegung
kann entsprechend ausgeführt werden. Der Vorschub kann alternativ
mit einer anderen Kurvenform erfolgen, wobei z. B. auch zwischen
den Beschleunigungs- und Bremsphasen die Geschwindigkeit geändert
wird. Die Antriebe (23) sind bevorzugt auf hohe Beschleunigungen
und Geschwindigkeiten ausgelegt und können die Transportelemente
(18) schneller als bei einem konventionellen Shuttle-Förderer
zumindest in Vorwärtsrichtung bewegen. Die Rückwärtsbewegung kann
langsamer sein, weil hierfür mehr Zeit zur Verfügung
steht.
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Die
Hubeinrichtungen (12) können in unterschiedlicher
Weise und in Abhängigkeit vom Vorschub gesteuert werden.
Beispielsweise kann ein Werkstück (5) Störkonturen
für den Hubweg haben, die in einem bestimmten Bezug zur
Werkstücklage auf dem Transportelement (18) und
damit zum Vorschub stehen. Die Hubbewegung kann in Abhängigkeit
vom Vorschub derart gesteuert werden, dass sie bis zum Eintreffen
der Störkontur gebremst oder unterbrochen anschließend
fortgesetzt und ggf. beschleunigt wird. Die Hubeinrichtungen (12)
können ebenfalls eine Messeinrichtung (28) für
die Positions-, Weg- und Geschwindigkeitserfassung der Hubelemente
aufweisen.
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Ferner
ist es möglich, die Hubbewegung und den Vorschub gegenseitig
zu überlagern, sodass zumindest ein Großteil der
Hubbewegung bis zum Ende des Vorschubs ausgeführt ist.
Am Ende des Vorschubs und bei Erreichen der Aufnahme- und Abgabestelle
(34) brauchen die Hubeinrichtungen (12) nur noch
einen kleinen Resthub zum Aufnehmen und Lösen des Werkstücks
(5) vom Förderer (11) auszuführen.
Der Resthub kann beispielsweise 5 bis 30 mm betragen. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel hat der Resthub eine Länge
von ca. 10 mm. Der Gesamthub der Hubeinrichtungen (12)
hängt von den örtlichen Gegebenheiten ab. Er kann
z. B. 300 bis 400 mm betragen.
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Die
Werkstücke (5) oder die Werkstückträger (14, 15)
können mit dem Transportelement (18) der Förderer
(11) lösbar verbunden sein. Hierfür ist
eine steuerbare Koppeleinrichtung (16) vorhanden. Diese sorgt
für eine geeignete und z. B. formschlüssige Verbindung,
die bevorzugt auch einen genauen Lagebezug zwischen dem Werkstück
(5) bzw. Werkstückträger (14, 15)
und dem Förderer (11) herstellt. Die Koppeleinrichtung
(16) kann für den Vorschub die besagte formschlüssige
Verbindung und Mitnahmefunktion herstellen, wobei diese am Ende
der Vorschubbewegung in geeigneter Weise und z. B. automatisch,
wieder gelöst wird, sodass das Transportelement (18) störungsfrei
in die Ausgangsstellung zurückkehren und das Transportelement
(18) des nächsten Förderers (11)
zur Werkstückübernahme bereit gestellt werden
kann. Die Bewegung zum An- und Abkoppeln des Werkstücks
(5) oder des Werkstückträgers (14, 15)
kann auf die Hubbewegung und insbesondere den vorerwähnten
Resthub abgestimmt sein.
-
Die
Koppeleinrichtung (16) kann in beliebig geeigneter Weise
konstruktiv ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
von 6 bis 9 wird die Koppeleinrichtung
(16) z. B. von einem beweglichen und insbesondere schwenkbaren
Riegel (17) gebildet, der eine abgewinkelte Hebelform hat. Am
einen Ende ist eine gabelförmige Klaue vorhanden, die in
formschlüssigen Eingriff mit dem Werkstückträger
(14), hier z. B. mit der Querstange des Stützbügels
(15) tritt. Die Klauenlänge oder Gabelhöhe
kann größer als der besagte Resthub sein. Der Riegel
(17) ist in seinem mittleren Bereich über ein Schwenklager
drehbar am Transportelement (18) angeordnet und weist am
anderen Hebelende ein Steuerelement, z. B. eine Angleitkufe auf,
die mit einem Betätigungselement (32) zusammenwirkt.
-
Der
Riegel (17) kann durch Eigengewicht und entsprechende Verteilung
der Hebelmassen oder Hebelarme oder durch äußeren
Einfluss, z. B. durch eine Feder oder dgl., die in 7 gezeigte Ausgangs-
und Transportstellung einnehmen, in der die Klaue formschlüssig
mit dem Werkstück (5) oder Werkstückträger
(14) verbunden ist. Das Betätigungselement (32)
kann sich an der Hubeinrichtung (12) befinden und z. B.
an einem Hubelement (31) angeordnet sein. Es wird von diesem
bei der Hubbewegung mitgeführt und wirkt auf das Steuerelement bzw.
die Angleitkufe am Ende des Vorschubs ein. Hierdurch wird der Riegel
(17) in die in 8 gezeigte Freigabestellung
gedreht, wobei der Drehweg größer als der Resthub
sein kann. In dieser Stellung ist der Eingriff mit dem Werkstück
(5) oder Werkstückträger (14, 15)
gelöst, sodass eine anschließende kollisionsfreie
Rückwärtsbewegung des Förderers (11)
und des Riegels (17) möglich ist. Die Angleitfläche
oder das Steuerelement kann dabei eine entsprechende Ausbildung
und Länge haben, um die abgeschwenkte Lösestellung
beizubehalten, bis die Klaue oder Gabel sich hinter dem angehobenen Werkstück
(5) oder Werkstückträger (14, 15)
befindet. Bei der Rückwärtsbewegung löst
sich der Riegel (17) vom Betätigungselement (32)
und nimmt selbsttätig wieder seine Ausgangsstellung ein,
sodass am Ende der Rückwärtsbewegung das abgesenkte Werkstück
(5) oder der Werkstückträger (14, 15)
wieder formschlüssig mit dem bereitstehenden Riegel (17)
verrastet werden kann. Für die beschriebene Koppeleinrichtung
(16) genügt ein einzelner Riegel (17)
und ein einzelnes Betätigungselement (32).
-
Abwandlungen
der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind
in verschiedener Weise möglich. Die Messeinrichtung (28)
kann auch einen der oder den Hubeinrichtung(en) (12) zugeordneten
Teil haben und deren Weg, Zeit und/oder Geschwindigkeit erfassen.
Hierüber kann eine Lage- und Funktionskontrolle erfolgen.
Außerdem ist dies günstig für eine exakte
gegenseitige Abstimmung der Vorschub- und Hubbewegung.
-
Die
Zahl und Anordnung der Hubeinrichtungen (12) kann variieren.
Beispielsweise können drei oder mehr Hubeinrichtungen (12)
vorhanden sein. Ferner können die Hubeinrichtungen (12)
in Förderrichtung (13) reversierend beweglich
sein und ggf. am Ende der Vorschubbewegung ein Stück mitfahren,
wobei der Resthub während der Mitfahrbewegung ausgeführt
wird.
-
Verändert
werden kann auch die Ausbildung der Koppeleinrichtung (16).
Diese kann z. B. aus einem elektrisch gesteuerten formschlüssigen
Riegelelement mit Antrieb bestehen. Auch die konstruktive Ausbildung
der Transporteinheiten (8, 9, 10) und
deren Förderer (11) kann konstruktiv abgewandelt
werden. Außerdem ist es möglich, die in den gezeigten und
beschriebenen Ausführungsbeispielen enthaltenen Merkmale
beliebig untereinander zu vertauschen und zu kombinieren.
-
- 1
- Bearbeitungsanlage
- 2
- Bearbeitungsstation
- 3
- Bearbeitungsstation
- 4
- Bearbeitungsstation
- 5
- Werkstück,
Karosserieteil
- 6
- Werkstückzuführung
- 7
- Transporteinrichtung
- 8
- Transporteinheit,
Shuttleeinheit
- 9
- Transporteinheit,
Shuttleeinheit
- 10
- Transporteinheit,
Shuttleeinheit
- 11
- Förderer
- 12
- Hubeinrichtung
- 13
- Förderrichtung
- 14
- Werkstückträger
- 15
- Stützbügel
- 16
- Koppeleinrichtung
- 17
- Riegel
- 18
- Transportelement,
Schlitten
- 19
- Führung
- 20
- Schienenanordnung
- 21
- Führungsbahn,
Schienenbahn
- 22
- Laufwerk
- 23
- Antrieb
- 24
- Motor
- 25
- Antriebselement,
Zahnriemen
- 26
- Riemenführung
- 27
- Verbindung
- 28
- Messeinrichtung
- 29
- Steuerung
- 30
- Hubtisch
- 31
- Hubelement,
Hubarm
- 32
- Betätigungselement
- 33
- Bearbeitungseinrichtung
- 34
- Aufnahme-
und Abgabestelle
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3903518
A1 [0003]
- - DE 9411075 U1 [0004]
- - DE 4010383 A1 [0005]
- - DE 3100159 A1 [0006]
- - DE 29720801 U1 [0007]
- - WO 99/54191 A2 [0008]
- - DE 9016157 U1 [0009]
- - GB 2196593 A [0010]
- - US 6494304 B1 [0010]