DE3703725A1 - Transportsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein von einem Motor angetriebenes Transportsystem für Werkzeuge bzw. Werkstücke zu Bearbeitungsmaschinen, Speicher-oder Übergabeplätzen entlang einer Schiene.

Derartige Transportsysteme sind allgemein bekannt. Bei Industrieanlagen werden an die Steuerung zum Anfahren genauer Positionen große Anforderungen gestellt. Die übliche Methode der Drehzahlzählung der Motoren ist nicht immer ausreichend.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine preiswerte, absolut sichere und hochgenaue Ansteuervorrichtung für ein an einer Schiene fahrendes Gerät zu schaffen, das an mehreren Bearbeitungsmaschinen oder dergleichen anhalten kann. Diese Aufgabe wird durch an einem Teil nebeneinander angeordnete Sensoren gelöst, die mit mindestens einer relativ dazu in Transportrichtung verschiebbaren schrägen Ansteuerfläche zusammenwirken und Steuersignale für den Motor geben.

Beim Annähern der Sensoren an die in Bewegungsrichtung schräge Ansteuerfläche wird die Geschwindigkeit zunehmend reduziert. Beim Erreichen des vorgegebenen Abstandes zwischen den Sensoren und der in Bewegungsrichtung schrägen Ansteuerfläche erfolgt dann das Abschalten des Motors an der vorgegebenen Stelle mit einer Genauigkeit von +/-0,01 mm. Mit der erfindungsgemäßen Methode wird die angestrebte Position absolut genau erreicht. Über die Drehzahlerfassung eines Motors kann sie in der bisher üblichen Weise über größere Strecken nicht erreicht werden. Wenn z.B. ein Industrieroboter an einem 40 Meter langen Aluminiumträger fährt, führt eine Temperaturdifferenz von 20 Grad Celsius zu einer Längenänderung des Trägers von ca. 20 mm und somit zu einer entsprechenden Abweichung des Industrieroboters von seiner Anfahrposition.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können zwei Ansteuerflächen spiegelbildlich nebeneinander angeordnet sein, wobei die Neigung der Ansteuerflächen z.B. 20 Grad zur Bewegungsrichtung beträgt. Bei Annäherung der Sensoren an die Ansteuerfläche erfolgt eine gezielte Drehzahlreduzierung des Motors bis zum Stillstand. Wenn die Sensoren gleichen Abstand zu den beiden Steuerflächen haben, ist die Position erreicht und der Motor hält an bzw. wird abgeschaltet.

Die Sensoren sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit Widerständen in einer Brückenschaltung geschaltet, deren Spannung in den Meßpunkten Steuersignale zur Regelung bzw. Steuerung des Motors liefern. Nach Erreichen der Anfahrposition ist keine Differenzspannung vorhanden und der Motor befindet sich in Ruhe.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Portalroboter in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 eine Anordnung der Sensoren vor den Steuerflächen,

Fig. 3 eine Brückenschaltung der Sensoren,

Fig. 4-6 verschiedene Anfahrpositionen,

Fig. 7 einen Kennlinienverlauf des Meßsignals,

Fig. 8 eine Anfahrposition zur Abstandsregulierung,

Fig. 9 eine Kennlinienstreuung in Abhängigkeit des Abstandes zwischen Sensoren und Ansteuerflächen.

Ein Industrieroboter 1 ist an einem nur z.T. gezeichneten Träger 2, der von einer Reihe von Stützen 3 getragen wird, zwischen Bearbeitungsmaschinen 5 von einem Motor 4 verfahrbar. Von mehreren in einer Reihe angeordneten Bearbeitungsmaschinen 5 ist nur eine angedeutet. Die Bearbeitungsmaschinen 5 tragen für die genaue Positionierung des Industrieroboters 1 eine Ansteuermarkierung 6, deren abgewinkelte Ansteuerflächen 6 a und 6 b mit am Industrieroboter 1 angeordneten Sensoren 7 a und 7 b zusammenwirken, die das genaue Regeln bzw. Steuern des Motors 4 zum genauen Positionieren des Industrieroboters 1 vor der jeweiligen Bearbeitungsmaschine 5 bewirken. Die Zuordnung der Ansteuermarkierungen 6 a und 6 b zu den Sensoren 7 a und 7 b ist in Fig. 2 zu erkennen. Bei radialer Annäherung des Sensorenpaares 7 an die Ansteuermarkierung 6 in Richtung der Pfeile x wird die Anfahrgeschwindigkeit reduziert. Der Motor 4 kommt dann zum Stillstand, wenn die Sensoren 7 a und 7 b symmetrisch zu den Ansteuerflächen 6 a und 6 b positioniert sind, wie in Fig. 2 gezeichnet. Bei Befestigung dieser Ansteuermarkierung 6 an der Bearbeitungsmaschine 5 kann eine Positioniergenauigkeit des Portalroboters relativ zu der Bearbeitungsmaschine von 0,05 mm erreicht werden. Die Ansteuermarkierung 6 kann zum Beispiel 60 mm breit sein und der Abstand der Sensoren 7 a und 7 b voneinander beträgt ca. 40 mm. Der axiale Abstand der Sensoren 7 a und 7 b von der Ansteuermarkierung 6 kann 5 mm und die Neigung der Steuerflächen vorzugsweise 20 Grad betragen.

Die beiden Sensoren 7 a und 7 b liefern in Abhängigkeit des Abstandes zu den Ansteuerflächen eine kontinuierliche Ausgangsspannung. Die beiden Ausgangsspannungen der Sensoren 7 a und 7 b werden, wie in Fig. 3 gezeigt, in einer Brückenschaltung verschaltet. Der Widerstand 8 a ist mit dem Sensor 7 a und der Widerstand 8 b mit dem Sensor 7 b verbunden. Die Brückenschaltung wird über den Widerstand 8 c so abgeglichen, daß die Differenzspannung an den Meßpunkten 9 dann 0 ist, wenn die Mittellinie zwischen den beiden Sensoren 7 a und 7 b mit der Spitze zwischen den Ansteuerflächen 6 a und 6 b übereinstimmt. Treten bei der Positionierung des Roboters über das interne Wegmeßsystem Abweichungen bezogen auf die Stellung der Sensoren 7 und der Ansteuermarkierung 6 auf, so kann die daraus resultierende Differenzspannung zu einer überlagerten Lageregelung oder Feinpositionierung des Motors 4 benutzt werden.

Die Fig. 4-6 zeigen die Auswirkungen verschiedener Sensorpositionen bzgl. der Ansteuerflächen auf den Differenzspannungsverlauf an den Meßpunkten 9. Stimmt die Mittellinie zwischen den beiden Sensoren mit der Spitze zwischen den Ansteuerflächen überein, das heißt, die Sensoren stehen symmetrisch zur Ansteuerfläche wie in Fig. 5, so ist die Spannung U im Mittelpunkt des Kennlinienverlaufs k gleich 0, wie in Fig. 7 zu erkennen. In diesem Zustand ist der Roboter ideal vor der Bearbeitungsmaschine positioniert.

Bei der Sensorstellung nach Fig. 4 verläuft die Kennlinie k in Fig. 7 durch den Punkt 4., und in der Brückenschaltung entsteht zwischen den Meßpunkten 9 eine Spannungsdifferenz, die die Fahrt des Motors 4 mit den Sensoren 7 am Industrieroboter 1 nach links veranlaßt. Bei der Sensorstellung nach Fig. 6 entsprechend Punkt 6. der Kennlinie k bewirkt die Spannungsdifferenz die Fahrt des Industrieroboters nach rechts bis die Stellung nach Fig. 5 erreicht ist.

Die Fig. 8 und 9 zeigen die Auswirkungen axialer Abstandsänderungen zwischen der ortsfesten Ansteuermarkierung 6 und den Sensoren 7 auf die Kennlinie der Differenzspannung an den Meßpunkten 9. Abhängig vom axialen Abstand a nach Fig. 8 des Sensorpaares zu den Ansteuerflächen ändert sich der Kennlinienverlauf nach Fig. 9. Alle Kennlinien haben allerdings den Nullpunkt gemeinsam, das heißt, der Wert ist unabhängig vom axialen Abstand des Sensorpaares zur Ansteuerfläche. Wird dieser Punkt bzw. Spannungswert zur Positionierung der Sensoren in radialer Annäherung zur Ansteuerfläche genutzt, so bleibt die Positioniergenauigkeit von eventuellen axialen Veränderungen der Sensoren zu den Ansteuerflächen unbeeinflußt.

Claims (5)

1. Von einem Motor angetriebenes Transportsystem für Werkzeuge bzw. Werkstücke zu Bearbeitungsmaschinen, Speicher- oder Übergabeplätzen entlang einer Schiene, gekennzeichnet durch an einem Teil nebeneinander angeordnete Sensoren, die mit mindestens einer am anderen Teil angeordneten relativ dazu in Transportrichtung verschiebbaren schrägen Ansteuerfläche zusammen­ wirken und Steuersignale zum Abbremsen und anschließendes Beschleu­ nigen für den Motor geben.

2. Transportsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das zwei spiegelbildliche schräge Ansteuerflächen (6 a, 6 b) nebeneinander angeordnet sind.

3. Transportsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das die Neigung der Ansteuerflächen (6 a, 6 b) zur Bewegungsrichtung ca. 20 Grad beträgt.

4. Transportsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Ansteuerflächen (6 a, 6 b) Flächen einer an der Anhalteposition (Bearbeitungsmaschine 5) befestigten Ansteuermarkierung (6) sind und das die Sensoren (7 a, 7 b) am Industrieroboter (1) befestigt sind.

5. Transportsystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Sensoren (7 a, 7 b) mit Widerständen (8 a, 8 b, 8 c, 8 d) in einer Brückenschaltung geschaltet sind, deren Spannung in den Meßpunkten (9) eine Steuerspannung zur Regelung bzw. Steuerung für den Motor (4) liefern.