DE3411991A1

DE3411991A1 - Verfahren und vorrichtung zum stufenlosen positionieren von maschinenteilen

Info

Publication number: DE3411991A1
Application number: DE19843411991
Authority: DE
Inventors: Walter Attnang-Puchheim Sticht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-05-16
Filing date: 1984-03-31
Publication date: 1984-11-22
Also published as: GB8411803D0; CH662300A5; GB2143753B; FR2546096A1; AT388325B; JPS59232753A; GB2143753A; ATA176883A; DE3411991C2

Description

&Ur& SCHNECK

DIPL.-ING. DR. MANFRED RAU DIPL.-PHYS. DR. HERBERT SCHNECK ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT

VNR Io6984 Nürnberg, 3o.03.1984

Walter Sticht, Karl-Heinrich-Waggerl-Straße 8, A-48oo Attnang-Puchheim

Verfahren und Vorrichtung zum stufenlosen Positionieren

von Maschinenteilen

D-8500 NÜRNBERG »1 POSTFACH 91 04 80 LANGE ZEILE 30 TELEFON 09 Π / 371 47 TELEX 06 / 23 965 POSTSCHECK NBG. 1843 52-B57

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum stufenlosen Positionieren von Maschinenteilen bzw. Werkstücken in einer anschlagbegrenzten Position, mit einem im Verlauf einer Bewegungsbahn des Maschinenteiles bzw. Werkstückes und unabhängig von diesem verstellbaren Anschlag.

Es sind bereits Vorrichtungen zum stufenlosen Positionieren der Zwischenträger von Handhabungsgeräten - DE-OS 30 35 191 - bekannt, bei welchen zur Begrenzung der Bewegung der Zwischenträger in verschiedenen Positionen mehrere Fixanschläge vorgesehen sind. Oe nach der gewünschten Position des Zwischenträgers wird einer der Anschläge in die Bewegungsbahn des Zwischenträgers verbracht. Zum Dämpfen der Schläge beim Auflaufen der Zwischenträger auf die Fixanschläge sind diesen Anschlägen Stoßdämpferanordnungen zugeordnet. Das Erreichen der Endstellung des Zwischenträgers kann zusätzlich mittels Endschalter abgefragt werden. Derartige Vorrichtungen haben sich vor allem beim Einsatz an voll automatischen Montagemaschinen außerordentlich bewährt, da auch bei einer hohen Anzahl von Arbeitsspielen die gewünschten Endstellungen mit hoher Genauigkeit reproduziert werden können. Die Vorteile derartiger Vorrichtungen konnten jedoch nicht in allen Anwendungsfällen genutzt werden, da die Anzahl der derart zu erreichenden anschlagbegrenzten Endstellungen des Zwischenträgers begrenzt sind.

Weiters sind auch Handhabungsgeräte bekannt, deren auf Führungsbahnen verschiebbare Zwischenträger bzw. Greiferanordnungen durch das Zusammenwirken eines Antriebes und einer Vorrichtung zur Positionserfassung in beliebigen vorherbestimmbaren Positionen angehalten werden können. In der Praxis werden derartige lineare Verstellvorrichtungen vielfach auch als NC-Achsen bezeichnet. Umfaßt ein Handhabungsgerät zumindest drei derartige in ihrer Lage stufenlos überwachbare und in verschiedenen Raumrichtungen angeordnete Antriebseinheiten, so werden derartige Handhabungsgeräte vielfach auch als Roboter bezeichnet. Diese sogenannten frei programmierbaren Verschiebevorrichtungen ermöglichen es, jede beliebige Stellung entlang ihrer Führungsbahn anzufahren, wodurch es einfach möglich ist, bei Änderungen des Betriebsablaufes neue Positionen über das Steuersystem einzuspeichern. Die Anpassung der einzelnen Geräte an die unterschiedlichen Beanspruchungen, insbesondere an unterschiedliche Teilgewichte oder Geschwindigkeiten bei Bewegungsvorgängen, ist jedoch nur begrenzt möglich, sodaß derartige Einrichtungen nicht für alle in der Praxis vorkommenden Anwendungsfälle geeignet sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum stufenlosen Positionieren von Maschinenteilen bzw. Werkstücken zu schaffen, mit welchen es möglich, diese in einer Vielzahl vorher festgelegter Positionen auch bei oftmaliger Wiederholung der Bewegungsvorgänge genau zu positionieren. Darüber hinaus soll ein rasches Verstellen und Positionieren der Maschinenteile bzw. Werkstücke in den unterschiedlichsten Positionen gewährleistet werden.

Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß der Anschlag in eine vorherbestimmbare Position verbracht und in dieser gehalten wird, worauf unabhängig vom Anschlag der Maschinenteil bzw. der Werkstückträger in die durch den Anschlag festgelegte Position verbracht wird. Die überraschenden Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung werden durch die Aufteilung der Verstell bewegung in einen Positioniervorgang und eine Verfahrbewegung erreicht. Dies ermöglicht nunmehr in überraschend einfacher Weise das rasche und exakte Fest-

legen einer beliebigen Endstellung entlang der Bewegungsbahn eines Maschinenteiles bzw. Werkstückes, da der Anschlag mit geringer Masse ausgebildet und daher positionsgenau und rasch bewegt werden kann. Gleichzeitig wird dadurch aber auch erreicht, daß mit einfachen und kostengünstigen Meßsysternen bzw. maßgenauen Antriebsvorrichtungen, wie Schrittschaltmotoren, das Auslangen gefunden werden kann. Der überraschende zusätzliche Vorteil, den diese erfindungsgemäße Lösung bietet, liegt aber auch darin, daß die Verstell bewegung sehr rasch erfolgen kann und die hohe Geschwindigkeit auch bei hohen Massen der Zwischenträger bzw. Werkstücke bis in den Endbereich der Bewegung beibehalten werden kann, da diese Endstellung bzw. Position durch den Anschlag, der in seiner Position fixiert ist, einwandfrei festgelegt ist. Da damit der Positionierantrieb für die exakte Einstellung und Positionierung des Anschlages nur mit geringen Massen belastet ist, wird eine lange Lebensdauer bei hoher Genauigkeit erreicht, sodaß die einzelnen vorherbestimmbaren Positionen entlang der Bewegungsbahn eines Maschinenteiles bzw. Werkstückes auch bei einer hohen Anzahl von Arbeitsspielen exakt reproduzierbar sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Anschlag in die gewünschte Position verstellt und fixiert wird, während sich vorzugsweise der Maschinenteil bzw. das Werkstück oder der Werkstückträger in einer davon distanzierten Position befindet. Dadurch steht ein größerer Zeitraum zur exakten Positionierung des Anschlages zur Verfügung, ohne daß die Bewegung des Maschinenteiles bzw. des Werkstückes verzögert wird.

Weiters ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, daß jeweils einer von zwei eine Bewegungsbahn des Maschinenteiles in entgegengesetzten Richtungen begrenzenden Anschlägen in eine gewünschte vorherbestimmbare Position verbracht wird, während sich der weitere Anschlag in einer fixierten Position befindet. Damit ist sichergestellt, daß sich der Maschinenteil bzw. das Werkstück während der Positionierung eines Anschlages in einer exakt definierten Stellung befindet und es können Fehlbedienungen vermieden werden. Darüber

hinaus ist.es möglich, bei diesem Verfahrensablauf mit einem Meßsystem mehrere Anschläge in ihrer Stellung zu überwachen bzw. zu positionieren.

Von Vorteil ist es weiters, wenn der Anschlag nach dem Lösen der Fixierung in eine festgelegte anschlagbegrenzte Bezugsposition verbracht wird und daran anschließend, ausgehend von dieser Bezugsposition, um eine vorherbestimmbare Wegstrecke in eine andere Position verstellt und in dieser fixiert wird. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Genauigkeit bei der Positionierung der Anschläge, vor allem dann, wenn der Antrieb zur Bewegung des Anschlages gleichzeitig zur Positionsüberwachung herangezogen wird.

Im Rahmen der Erfindung eignet sich mit besonderem Vorteil eine Einrichtung zum stufenlosen Positionieren von Maschinenteilen bzw. Werkstücken mit zumindest einer geradlinigen Führungsbahn, auf der ein mit einem Verstell antrieb gekuppelter Maschinenteil bzw. ein Werkstück verschiebbar gelagert ist und mit einem diesem Maschinenteil bzw. Werkstück zugeordneten Anschlag, der mit einem Verstellantrieb gekuppelt und in Führungsbahnlängsrichtung verschiebbar gelagert ist, zur Durchführung des Verfahrens.

Diese Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Anschlag eine Vorrichtung zur Positionserfassung zugeordnet ist und daß der Verstell antrieb des Anschlages mit einer Steuervorrichtung zusammengeschaltet ist, die den Verstell antrieb beaufschlagt, wenn ein Ausgangssignal eines Einstellorgans für die Anschlagposition und der Vorrichtung zur Positionserfassung des Anschlages übereinstimmen. Vorteilhaft ist bei dieser Lösung, daß der Anschlag in Verbindung mit der Steuervorrichtung und dem Verstell antrieb in seine exakte Position verbracht werden kann und in dieser Stellung festgehalten wird. Damit ist es möglich, auch Anschläge mit geringen Massen zum Abbremsen bzw. Positionieren von Maschinenteilen bzw. Werkstücken großer Masse zu verwenden.

Weiters ist es auch möglich, daß dem Anschlag eine Fixiervorrichtung zugeordnet ist und daß die Fixiervorrichtung mit der Steuervorrichtung zusammengeschaltet ist.Dadurch ist lediglich die Fixierkraft des Anschlages in Abhängigkeit von der abzufangenden Energie zu bemessen um ein einwandfreies positionieren zu ermöglichen.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Anschlag insbesondere auf Führungssäulen der Führungsbahn für die Maschinenteile verschiebbar gelagert ist und über eine Wandermutter mit einer Gewindespindel eines Verstellantriebes gekuppelt ist, wobei der Antriebsmotor für die Gewindespindel gleichzeitig die Vorrichtung zur Positionserfassung des Anschlages bildet. Durch diese Ausführungsform wird eine kompakte Konstruktion der Vorrichtung zur Positionierung des Anschlages erreicht. Durch die Selbsthemmung zwischen Wandermutter und Gewindespindel wird in jeder beliebigen Stellung bei Stillsetzung des Antriebes eine Fixierung des Anschlages gegenüber der Führungsvorrichtung erreicht und der Antrieb kann unmittelbar zur Positionierung des Anschlages mitverwendet werden. Ein weiterer Vorteil dieser Ausbildung liegt darin, daß der Verstell antrieb für den Anschlag die gleiche Länge aufweisen kann wie die Führungsbahn für den Maschinenteil bzw. das Werkstück.

Erfindungsgemäß ist es weiters möglich, daß der Anschlag auf einer parallel zum Förderweg für die Maschinenteile verlaufenden Führungsbahn gelagert ist und daß die Führungsbahn einen Teil des Verstellantriebes, z. B. eine Zahnstange für ein am Anschlag angeordnetes Ritzel oder dgl., lagert sowie mit einer am Anschlag angeordneten Bremsvorrichtung zusammenwirkende Bremsflächen aufweist. Die Anordnung zusätzlicher aufwendiger Abstützvorrichtungen kann dadurch eingespart werden, da die Führungsvorrichtung für die Maschinenteile bzw. Werkstücke, ausgehend von den Massen der Maschinenteile bzw. Werkstücke dimensioniert sind und somit auch die Energie zum Abfangen der Maschinenteile beim Auflaufen auf die Anschläge aufnehmen können. Überdies wird bei dieser Ausführungsform die Kraft in nahezu denselben Bereichen, wo sie auf den Anschlag einwirkt, auf die als

Abstützelemente dienenden Führungsvorrichtungen abgeleitet, sodaß mit einer sehr leichten Konstruktion des Anschlages auch bei großen Verzögerungsenergien das Auslangen gefunden werden kann.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorrichtung zur Positionserfassung des Anschlages durch einen parallel zu dessen Bewegungsbahn verlaufenden umlaufenden Seilzug gebildet ist, in dessen Verlauf ein, vorzugsweise mit einer Umlenkrolle des Seilzuges verbundener Meßwertgeber, z. B. ein Drehpotentiometer angeordnet ist, wodurch ein sehr kostensparendes und exaktes Meßsystem zur Positionserfassung des Anschlages geschaffen wird.

Weiters ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung zur Positionserfassung des Anschlages gleichzeitig den Verstell antrieb bildet, der wegabhängig verstellbar ist und der vorzugsweise mit der Umlenkrolle des Seilzuges der Vorrichtung zur Positionserfassung des Anschlages verbunden ist. Damit können die Vorteile der exakten Positionserfassung mit den Vorteilen einer sparsamen Konstruktion in günstiger Weise kombiniert werden.

Erfindungsgemäß ist es weiters auch möglich, daß am Anschlag auf der dem Maschinenteil zugewendeten Seite ein Stoßdämpfer und ein mit diesem bzw. dem Maschinenteil zusammenwirkendes Endschaltorgan z. B. ein elektrischer Näherungsschalter, angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, den Maschinenteil durch einen genau vorherbestimmten Verzögerungsablauf abzubremsen und anzuhalten und gleichzeitig das Erreichen dieser Endposition des Maschinenteiles am Anschlag festzustellen.

Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, daß am Anschlag eine einstellbare Anschlagplatte für einen Maschinenteil angeordnet ist und daß das auf der Anschlagplatte bzw. dem Anschlag angeordnete Endschaltorgan bzw. der Stoßdämpfer in Bewegungsrichtung des Maschinenteiles, z. B. über ein Gewinde verstellbar gelagert ist. Durch die feinfühlige Einstellmöglichkeit der Anschlagplatte

bzw. des auf dem Anschlag bzw. der verstellbaren Anschlagplatte angeordneten Endschaltorganes und der Stoßdämpferanordnung ist eine sichere Funktion des Endschaltorganes sowie eine exakte, den gewünschten Bedingungen entsprechende Verzögerung des Maschinenteiles beim Auflaufen auf den Anschlag möglich und es können in einfacher Weise die Endpositionen des Maschinenteiles noch zusätzlich zu der Steuerung des Anschlages justiert und eingestellt werden. Dies ermöglicht ein äußerst präzises Positionieren der Maschinenteile bzw. Werkzeuge oder Werkstücke oder dgl.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher er!äutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zum stufenlosen Positionieren eines Maschinenteiles mit der dieser zugeordneten Steuervorrichtung in stark vereinfachter schematischer Darstellung und in Draufsicht;

Fig. 2 die Einrichtung gemäß Figur 1 in Stirnansicht und geschnitten gemäß den Linien II - II in Figur 1;

Fig. 3 eine AusfUhrungsvariante einer Einrichtung zum

stufenlosen Positionieren von Maschinenteilen, ebenfalls in stark vereinfachter schematischer Darstellung und in Draufsicht;

Fig. 4 eine Stirnansicht der Einrichtung nach Figur 3 im Schnitt gemäß den Linien IV - IV in Figur 3;

Fig. 5 eine Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung zum stufenlosen Positionieren von Maschinenteilen im Zuge einer Fertigungsanlage zur Montage von Werkstücken in stark vereinfachter schematischer Darstellung und Draufsicht;

Fig. 6 eine Stirnansicht der Einrichtung nach Figur 5 im Schnitt gemäß den Linien VI - VI in Figur 5.

In Figur 1 ist eine Einrichtung 1 zum stufenlosen Positionieren von Maschinenteilen 2, beispielsweise einem Schlitten 3 einer Handhabungsvorrichtung 4, dargestellt. Der Maschinenteil ist mit einem Verstell antrieb 5, z. B. einer kolbenstangenlosen Zylinderkolbenanordnung 6 über einen Mitnehmer 7 verbunden und entlang einer Bewegungsbahn 8, die durch Führungssäulen 9 einer Führungsbahn 10, gebildet ist, in Führungsbahnlängsrichtung - Pfeil 11 - verfahrbar. Zum stufenlosen Festlegen von verschiedenen Positionen entlang der Bewegungsbahn 8 sind dem Maschinenteil 2 zwei verstellbare Anschläge 12,13 zugeordnet. Der Anschlag 12 befindet sich in einer mit einer strichpunktierten Linien angedeuteten Position 14, in der der Maschinenteil 2 mit dem Anschlag 12 lagegenau positioniert ist. Durch eine Verstellung des Anschlages 13 in die mit strichlierten Linien gezeichnete Stellung in eine mit einer strichpunktierten Linie gekennzeichnete Position 15 wird diese als Endstellung für die Bewegung des Maschinenteiles 2, während sich dieser noch im Bereich des Anschlages, 12 befindet, festgelegt. Jeder der beiden Anschläge 12,13 ist mit einem Verstell antrieb 16,17 entlang der Führungsbahn 10 auf den Führungssäulen 9 für den Maschinenteil 2 verschiebbar gelagert. Die Verstell antriebe 16 und 17 sind gleichartig ausgebildet, wodurch für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden, und bestehen aus einer Gewindespindel 18, die mit einem Antriebsmotor 19, bevorzugt einem Schrittschaltmotor 20 gekuppelt sind. Wird als Antriebsmotor 19 ein Schrittschaltmotor 20 verwendet, so dient dieser gleichzeitig als Vorrichtung 21 zur Positionserfassung. Die Vorrichtung ist daher über ein Schaltglied 22 mit einer Energiequelle 23 und mit einer Steuervorrichtung 24 verbunden. Der Steuer-

vorrichtung 24 sind für jeden Anschlag 12,13 getrennte Einstellorgane 25,26 zugeordnet. Weiters sind auch der Verstell antrieb 5 und die Endschalter 27,28 die eine Bezugsposition 29 für die beiden Anschläge 12,13 festlegen, mit der Steuervorrichtung 24 verbunden. Weiters können auch Endschaltorgane 30,31, die auf einem Anschlag 13 bzw. auf dem Maschinenteil 2 angeordnet sind, mit der Steuervorrichtung 24 gekuppelt sein. Auf dem Anschlag 13 ist v/eiters ein Stoßdämpfer 32 angeordnet, während zum Zusammenwirken mit dem gegenüberliegenden Anschlag 12 ein Stoßdämpfer 32 am Maschinenteil 2 befestigt ist. Selbstverständlich ist es, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen, möglich, beide Stoßdämpfer 32 entweder am Maschinenteil 2 oder jeweils am Anschlag 12 und 13 anzuordnen.

In Figur 2 ist ersichtlich, daß die beiden Führungssäulen 9 der Führungsbahn 10 in einer um 45 ° zur Horizontalen geneigten Ebene angeordnet sind, wodurch sich eine annähernd gleiche Stabilität der Führungsbahn 10 in horizontaler und vertikaler Richtung ergibt. Dies erhöht die Führungsgenauigkeit für den Maschinenteil 2. Weiters ist die Lage der Gewindespindeln 18 zu entnehmen und weiters ersichtlich, daß der Verstell antrieb 5 unterhalb einer der beiden Gewindespindel 18 angeordnet ist. Der Maschinenteil 2 ist mit einem Greifer 33 zum Erfassen eines Bauteiles 34 ausgestattet. Zur Versteifung der Führungsbahn 10 sind parallel zu dieser die beiden Stirnplatten 35, - Figur 1 - über hochkant angeordnete Seitenplatten 36 verbunden. Dadurch sind die Führungssäulen in einem feststehenden Gehäuse angeordnet und die durch den Maschinenteil 2 auf die Führungssäulen 9 ausgeübten Biegebeanspruchungen können auf zwei Lagerstellen in einem massiven Gehäuse aufgeteilt werden.

In Figur 3 ist eine Einrichtung 37 zum stufenlosen Positionieren eines Anschlages 38 für einen Maschinenteil 2, beispielsweise eine Halterung 39 einer Werkzeugmaschine 40, dargestellt. Auf dem Anschlag 38 ist ein Stoßdämpfer 41 und ein Endschaltorgan 42 angeordnet. Sowohl der Stoßdämpfer 41 als auch das Endschaltorgan 42 sind an ihrem Umfang mit einem Gewinde 43 versehen, um in ihrer Lage gegenüber einem Anschlag 38 stufenlos positioniert zu werden.

Dem Anschlag 38 ist zur Erfassung seiner Position eine Vorrichtung 44 zugeordnet, die einem umlaufenden Seilzug 45, der auf UmIenkrollen 46,47 geführt ist, umfaßt. Die Umlenkrolle 47 ist mit einem mit dieser gekuppelten Drehpotentiometer 48 verbunden. Damit kann die Bewegung des Seilzuges und somit des Anschlages 38 entlang der Bewegungsbahn 8 des Maschinenteiles 2 überwacht werden. Das Drehpotentiometer 48 dient als Meßwertgeber 49 für die Steuervorrichtung 24.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die Vorrichtung 44 zur Positionserfassung des Anschlages 38 gleichzeitig als Antrieb 50, wozu die Umlenkrolle 47 mit einem Antriebsmotor 51 gekuppelt ist. Durch die kontinuierliche Überwachung der Bewegung des Seilzuges 45 mit dem Meßwertgeber 49 kann jeder beliebige Antriebsmotor zum Bewegen des Seilzuges 45 verwendet werden. Hat der Anschlag 38 die gewünschte Position erreicht, so wird er mit einer Fixiervorrichtung 52 in seiner Position festgehalten bzw. fixiert. In Figur 4 ist gezeigt, daß diese Fixiervorrichtung 52 für den Anschlag 38 durch Bremsvorrichtungen 53 gebildet ist. Diese Bremsvorrichtungen wirken mit Führungssäulen 54, auf welchen der Maschinenteil 2 und der Anschlag 38 verschiebbar gelagert sind, zusammen. Zum Bremsen bzw. Fixieren des Anschlages 38 werden die beiden zangenartigen Hebel mit einem Antrieb 55 aufeinander zubewegt und so auf den Führungssäulen 54 festgeklemmt. Die Längsbewegung des Maschinenteils 2 erfolgt mit einem Verstell antrieb 5. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel dient der Verstell antrieb 5, z. B. das Gehäuse einer kolbenstangenlosen Zylinder-Kolben-Anordnung 6 als Seitenwange zur Verbindung der beiden Stirnplatten des die Führungssäulen 54 aufnehmenden Gehäuses. Bei Verwendung von Kugel führungen für die Führungssäulen 54 ist der Anschlag 38 mit äußerst geringem Kraftaufwand entlang der Bewegungsbahn 8 verschiebbar, sodaß es auch möglich ist, anstelle der Kombination von Antriebsmotor 51 und Meßwertgeber 49 einen Schrittschaltmotor zu verwenden, der beide Funktionen in sich vereinigt. Die Genauigkeit derartiger Schrittschaltmotoren ist dann sehr hoch, wenn die bewegten Massen sehr gering sind.

Der Vorteil, der durch diese Ausführungsform erzielt wird, liegt darin, daß der Anschlag eine geringe Masse aufweisen kann und damit mit hoher Geschwindigkeit und ohne großen Kraftaufwand mit großen Beschleunigungen in unterschiedliche Positionen verbracht und dort mit geringem Energieaufwand exakt abgebremst werden kann. Die Aufnahme der großen Verzögerungskräfte zum Positionieren des eine große Masse und Bewegungsenergie aufweisende Maschinenteiles wird durch das Festklemmen des Anschlages 38 auf den Führungssäulen 54 mit den Bremsvorrichtungen 53 erreicht. Durch entsprechende Steuerung der Bremsvorrichtungen 53 ist praktisch jede beliebige Haltekraft erzielbar, wobei Schlagbeanspruchungen beim Auftreffen des Maschinenteiles 2 auf dem Anschlag 38 durch Stoßdämpfer 41 abgefangen werden können. Damit ist es möglich, den Verstell antrieb 5 für den Maschinenteil 2 mit voller Kraft zu beaufschlagen und diesen mit hoher Geschwindigkeit zu verfahren, ohne daß komplizierte Verzögerungsregelungen zum Einhalten der gewünschten Endposition des Maschinenteiles 2 erforderlich sind.

In Figur 5 ist eine Einrichtung 56 zum Positionieren von Werkstückträgern 57 einer Fertigungsanlage 58 zum Montieren von, aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzten Werkstücken gezeigt. Die Werkstückträger 57 stellen in diesem Fall die stufenlos zu positionierenden Maschinenteile 2 dar.

Die Einrichtung 56 umfaßt einen Anschlag 59, der entlang einer Führungsbahn 60 verschiebbar gelagert ist. Diese Führungsbahn besteht aus zwei parallel zueinander verlaufenden Führungssäulen 61,62, die ihrerseits parallel zu einem Förderweg 63 für die Werkstückträger 57 ausgerichtet sind. Wie weiters mit strichlierten Linien angedeutet ist, können auf dieser Führungsbahn 60 auch mehrere Anschläge 59 angeordnet und unabhängig voneinander entlang dieser Führungsbahn bewegt werden. Um einen Anschlaghebel 64 des Anschlages 59 außer Eingriff mit dem Werkstückträger 57 zu bringen, ist dieser gegenüber den Führungssäulen 61,62 und senkrecht zu diesen mit einem Antrieb 65 verstellbar. Mit 66 sind Antriebsrollen bezeichnet, mit welchen die Werkstückträger 57 entlang des Förderweges

63 weiter bewegt werden. Diese Antriebsrollen 66 sind bevorzugt über Rutschkupplungen mit Antriebsorganen, wie Zahnriemen oder dgl. verbunden, sodaß beim Auftreffen von Werkstückträgern 57 auf einen Anschlaghebel 64 die Antriebsrollen 66 selbsttätig stillgesetzt werden und eine zu starke Abnutzung derselben verhindert wird.

In Figur 6 ist gezeigt, daß die Führungssäule 62 an ihrer Unterseite abgeflacht ist und eine Bremsfläche 67 aufweist. Auf der gegenüberliegenden Oberseite der Führungssäule 62 ist eine Zahnstange 68 angeordnet. Der Bremsfläche 67 ist eine am Anschlag 59 gelagerte Bremsvorrichtung 69 und der Zahnstange ein über einen Verstellantrieb 70, z. B. einen Schrittschaltmotor 71, angetriebenes Ritzel 72 zugeordnet. Die Bremsvorrichtung 69 bildet die Fixiervorrichtung 52 für den Anschlag 59. Durch die Ausbildung der Einrichtung 56 zum stufenlosen Positionieren von Werkstückträgern 57 ist also hier wieder das erfindungsgemäße Verfahren verwirklichbar, nämlich die Positionierbewegung von der Verfahrbewegung des Maschinenteiles 2 zu trennen. Damit können die Anschläge unabhängig von der Bewegung der Werkstückträger in die gewünschte Position mit hoher Geschwindigkeit und exakt verfahren werden, wobei diese dann in der gewünschten Position mit der Bremsvorrichtung 69 festgelegt und fixiert werden können. Durch die Verwendung eines Schrittschaltmotors dient der Verstell antrieb 70 zugleich auch als Vorrichtung 73 zur Positionserfassung und es können zusätzliche Bauteile eingespart werden.

Der Ablauf beim Positionieren der Anschläge 12,13, insbesondere unter Verwendung der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Einrichtung 1 ist nun folgendermaßen:

Während der Maschinenteil 2 sich in der durch den Anschlag 12 festgelegten Position 14 befindet, wird der Arischlag 13 aus seiner in vollen Linien gezeichneten Position in die Bezugsposition 29 verbracht, um einen exakten Ausgangspunkt für die Meßwertermittlung einer Wegstrecke 74 zwischen der Bezugsposition 29 und der neuen gewünschten Soll-Position 15 mit dem Schrittschaltmotor 20 des dem Anschlag 13 zugeordneten Verstellantriebes 17 festlegen zu können.

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Nach Erreichen der neuen Position 15 wird der Schrittschaltmotor 20 stillgesetzt und der Maschinenteil 2 kann dann mit hoher Geschwindigkeit unter voller Beaufschlagung des Verstellantriebes 5 in die neue Position 15 verfahren werden. Um Schläge auf dem Maschinenteil 2 bzw. auf dem Anschlag 13 zu verringern, ist am Anschlag 13 ein Stoßdämpfer 32 angeordnet, der in der Endphase der Bewegung des Maschinenteils 2, dessen Bewegungsenergie vernichtet und ein sanftes Anschlagen am Anschlag 13 ermöglicht. Die Fixierung bzw. Blockierung des Anschlages 13 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel durch die selbsthemmende Wirkung der im Anschlag 13 angeordneten, auf der Gewindespindel 18 geführten Wandermutter. Durch entsprechende Gestaltung der Gewindeflanken, insbesondere· der Ausbildung als Trapezgewinde, kann bei nicht allzu hohen Belastungen eine ausreichende Fixierung gegen Ausweichbewegungen des Anschlages erzielt werden. Zusätzlich ist es aber auch in diesem Ausführungsbeispiel möglich, am Anschlag 12 bzw. 13 Bremsvorrichtungen anzuordnen, sodaß auch Maschinenteile, die eine hohe Bewegungsenergie aufweisen, beispielsweise bedingt durch eine hohe Masse und große Verstellgeschwindigkeit positionsgenau und auch bei einer hohen Anzahl von Positionierspielen exakt reproduzierbar angehalten werden können.

Die Erfindung ist keinesfalls auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist sowohl die dem Anschlag zugeordnete Vorrichtung zur Positionserfassung, als auch die Fixiervorrichtung bzw. der Verstell antrieb für den Anschlag beliebig abwandelbar. Anstelle der mit dem Verstell antrieb für den Anschlag kombinierten Vorrichtungen zur Positionserfassung kann jeweils auch eine getrennte Vorrichtung zur Positionserfassung vorgesehen sind. Diese kann anstelle der zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung in Figur 3 gezeigten mechanischen bzw. elektromechanischen Wandler durch berührungslose elektrische bzw. elektrooptische Meßvorrichtungen, wie kapazitive oder Lichtstrahl-Meßsysteme gebildet sein. Überdies ist es auch möglich, als Verstell antrieb für den Anschlag anstelle der gezeigten Gewindespindel bzw. Zahnstangenanordnungen oder umlaufenden Seil züge jede beliebige Art des Vortriebes, beispielsweise unabhängige Antriebsrollen bzw. Linearmotoren oder

mit Druckmittel beaufschlagte und stufenlos verstellbare Zylinder-Kolben-Anordnung zu verwenden. Auch die Art der Führung der Anschläge ist nicht beschränkt. So können anstelle der gezeigten Säulenführungen auch Schwalbenschwanzführungen oder sonstige im Stand der Technik bekannte Führungssysteme verwendet werden und die Führungsbahn für den Maschinenteil kann auch unabhängig von dem Führungssystem für den Anschlag sein. So ist es ohne weiteres auch möglich, den Anschlag auf über Rollen entlang von Führungsbahnen verfahrbaren Schlitten anzuordnen. Dementsprechend ist auch die Ausbildung der Fixiervorrichtung freibleibend. So können sowohl Rastensysteme, als auch durch Druckmittel beaufschlagte Bremsvorrichtungen sowie Klemmsysterne und dgl. zur Anwendung kommen. Auch die Anzahl der im Zuge einer Bewegungsbahn von Maschinenteilen, Werkzeugen, Werkstücken oder sonstigen bewegten Organen angeordneten Anschläge ist nicht begrenzt. Um ein Vorbeifahren derartiger Maschinenteile oder sonstiger Einrichtungen an nicht im Einsatz befindlichen Anschläge zu ermöglichen, können diese mit verstellbaren Anschlagteilen versehen sein.

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Claims

- IST -

Patentansprüche

lJ Verfahren zum stufenlosen Positionieren von Maschinenteilen bzw. Werkstücken in einer anschlagbegrenzten Position, mit einem im Verlauf einer Bewegungsbahn des Maschinenteiles bzw. Werkstückes und unabhängig von diesem verstellbaren Anschlag dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (12,13,38,59) in eine vorherbestimmbare Position verbracht und in dieser gehalten wird, worauf unabhängig vom Anschlag (12,13,38,59) der Maschinenteil (2) bzw. der Werkstückträger (57) in die durch den Anschlag (12,13,38,59) festgelegte Position (14,15) verbracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (12,13,38,59) in die gewünschte Position (14,15) verstellt und fixiert wird, während sich vorzugsweise der Maschinenteil (2) bzw. das Werkstück oder der Werkstückträger (57) in einer davon distanzierten Position (14) befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einer von zwei eine Bewegungsbahn des Maschinenteiles (2) in entgegengesetzten Richtungen begrenzenden Anschlägen (12,13) in eine gewünschte vorherbestimmbare Position (15) verbracht wird, während sich der weitere Anschlag (12) in einer fixierten Position (14) befindet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (12,13,38,59) nach dem Lösen der Fixierung in eine festgelegte anschlagbegrenzte Bezugsposition (29) verbracht wird und daran anschließend, ausgehend von dieser Bezugsposition (29), um eine vorherbestimmbare Wegstrecke (74) in eine andere Position (15) verstellt und in dieser fixiert wird.
5. Einrichtung zum stufenlosen Positionieren von Maschinenteilen bzw. Werkstücken mit zumindest einer geradlinigen Führungsbahn, auf der ein, mit einem Verstell antrieb gekuppelter Maschinenteil bzw. ein Werkstück verschiebbar gelagert ist und mit einem diesem Maschinenteil bzw. Werkstück zugeordneten Anschlag, der mit einem Verstell antrieb gekuppelt und in Führungsbahnlängsrichtung verschiebbar gelagert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Anschlag (12,13,38,59) eine Vorrichtung (21,44) zur Positionserfassung zugeordnet ist und daß der Verstell antrieb (5,70) des Anschlages (12,13,38,59) mit einer Steuervorrichtung (24) zusammengeschaltet ist, die den Verstell antrieb (5,70) beaufschlagt, wenn ein Ausgangssignal eines Einstellorgans (25) für die Anschlagposition und der Vorrichtung (21,44) zur Positionserfassung des Anschlages (12,13,38,59) übereinstimmen.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Anschlag (12,13,38,59) eine Fixiervorrichtung (52) zugeordnet ist und daß die Fixiervorrichtung (52) mit der Steuervorrichtung (24) zusammengeschaltet ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (12,13) insbesondere auf Führungssäulen (9) der Führungsbahn (10) für die Maschinenteile (2) verschiebbar gelagert ist und über eine Wandermutter mit einer Gewindespindel (18) eines Verstellantriebes (16,17) gekuppelt ist, wobei der Antriebsmotor (19) für die Gewindespindel (18) gleichzeitig die Vorrichtung (21) zur Positionserfassung des Anschlages (12,13) bildet.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (59) auf einer parallel zum Förderweg (63) für die Maschinenteile (2) verlaufenden Führungsbahn (60) gelagert ist und daß die Führungsbahn (60) einen Teil des Verstellantriebes (70), z. B. eine Zahnstange (68) für ein am Anschlag (59)

angeordnetes Ritzel (72) oder dgl., lagert sowie mit einer am Anschlag (59) angeordneten Bremsvorrichtung (69) zusammenwirkende Bremsflächen (67) aufweist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (44) zur Positionserfassung des Anschlages (38) durch einen parallel zu dessen ßewegungsbahn (8) verlaufenden urnlaufenden Seilzug (45) gebildet ist, in dessen Verlauf ein, vorzugsweise mit einer Umlenkrolle (47) des Seilzuges (45) verbundener Meßwertgeber (49), z. B. ein Drehpotentiometer (48) angeordnet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (21,73) zur Positionserfassung des Anschlages (12,13,59) gleichzeitig den Verstell antrieb bildet, der wegabhängig verstellbar ist und der vorzugsweise mit der Umlenkrolle (47) des Seilzuges (45) der Vorrichtung (44) zur Positionserfassung des Anschlages (38) verbunden ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Anschlag (12,13,38,59) auf der dem Maschinenteil (2) zugewendeten Seite ein Stoßdämpfer (32,41) und ein mit diesem bzw. dem Maschinenteil (2) zusammenwirkendes Endschaltorgan (30,31,42) z. B. ein elektrischer Näherungsschalter, angeordnet ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Anschlag (12,13,38,59) eine einstellbare Anschlagplatte für einen Maschinenteil (2) angeordnet ist und daß das auf der Anschlagplatte bzw. dem Anschlag (12,13,38,59) angeordnete Endschaltorgan (30,31,42) bzw. der Stoßdämpfer (32,41) in Bewegungsrichtung des Maschinenteiles (2), z. B. über ein Gewinde (43) verstellbar gelagert ist.