DE4230785A1 - Montagemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie ist aus der DE-PS 28 43 618 bekannt geworden. Mit solchen Maschinen lassen sich Gegenstände montieren, die aus einer Vielzahl von Teilen bestehen und größenordnungsmäßig bislang zur Montage von Gegenständen verwendet werden, die im Bereich von 10×10 cm dem Volumen nach groß sind. Bei einer solchen Maschine treibt der Elektromotor 6 einen Rundläufer (Tisch 1) und Steuersäulen in Gestalt von Steuerwellen 7 gleichzeitig an. Dabei teilt ein Schrittschaltwerk 8 die kontinuierliche Drehung des Elektromotors 6 in ebensoviele Drehschritte auf, als der Tisch 1 Prüfstationen und Arbeitsstationen hat. In den allermeisten Fällen folgt auf jede Arbeitsstation eine Prüfstation. Der ebenfalls kontinuierliche Antrieb der Steuerwellen 7 wird von Steuerscheiben 15, 16, 17 mitgemacht, die entweder in axialer oder radialer Richtung ungleiche Kontur haben, die von Tastrollen 19, 20 abgenommen werden und achsparallelen Steuersäulen mitgeteilt werden, die achsparallel stehen, eine Deckplatte durchqueren und in ihrem oberen Endbereich Arbeitsgeräte 26 tragen. Die Werkstücke werden von dem Tisch 1, auf ihm angebracht, von Station zu Station weitertransportiert.

Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, daß man nur außerhalb des Tisches sowohl die Prüfstationen als auch die Arbeitsstationen anbringen kann. Hat man viele Arbeitsstationen dann wird der Umfang des Tisches auch groß und damit der Umfang der Maschine. Ferner muß man relativ zur Werkstückhalterung die Steuer­ wellen und die Steuersäulen relativ weit außen anordnen. Bei solchen Maschinen kommt es ja bei der Montage auf höchste Genauigkeit an, die zur Voraussetzung hat, daß der Tisch auch sehr genau dort still steht, wo die Bearbeitungsstation ist Deshalb muß das Schrittschaltwerk samt zugehörigem vor- und nachgeschaltetem Getriebe hoch exakt arbeiten. Der Motor benötigt eine bestimmte - hohe - elektrische Energie und die gesamte diesbezügliche Antriebsvorrichtung muß ein hohes Moment aufbringen. Da der Tisch nicht taumeln darf, muß er sehr exakt geführt und angetrieben werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Montage-Maschine der oben bezeichneten Art, zumindest von einigen der oben bezeichneten Nachteile zu befreien.

Erfindungsgemäß wird dies durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht.

Gemäß der DE-OS 28 22 092 ist zwar bekannt geworden, einen Ring zu verwenden. Hier wird am Ring jedoch von außen gearbeitet. Man hat nur eine einzige, waagrechte Steuerwelle und muß dementsprechend mit zum Teil sehr schräg stehenden Steuersäulen arbeiten. Diese versperren den Innenraum des Rings. Die Auf- und Abbewegungen werden dadurch erzeugt, daß ein oberhalb des Rings angeordnetes Gestell auf und ab bewegt wird. Die vielen Gelenke verursachen Ungenauigkeiten, weshalb nach jedem Schritt durch die Teile 13, 14 indexiert werden muß.

Weiteren Stand der Technik zeigen die europäischen Offenlegungsschriften 00 70 251, 00 70 256, 00 83 304, 00 83 314, 03 31 862, 04 37 176, 04 38 975 sowie die deutschen Offenlegungsschriften 32 33 135, 29 42 866, 23 47 879.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben ohne aber hierauf beschränkt zu sein. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die maßstäbliche Draufsicht auf eine Deckplatte für eine Maschine mit 7 Arbeitsstationen und 7 Prüfstationen und zwar auf die Deckplatte allein,

Fig. 2 eine abgebrochene Schnittansicht längs der Schnittebene 2-2 von Fig. 1,

Fig. 3 eine Darstellung im Maßstab 1 : 2 der in Fig. 1 auf 45° liegenden Bereiche,

Fig. 4 einen Schnitt im Bereich d er Schnittlinie 4-4 im fertig montierten Zustand im Maßstab 1 : 25,

Fig. 5 eine abgebrochene, maßstäbliche, perspektivische Ansicht eines Teils der Deckplatte, des Rings und eines Fußbereichs einer Montagestation mit geöffneter Abdeckung.

Eine geometrische Längsachse 11 steht senkrecht zu einer ebenen einstückigen, massiven Metallplatte 12, die ein gleichseitiges Sechseck bildet. Von einem Eck zum nächsten mißt die Entfernung 700 mm.

Man hat die erste Bearbeitungsstation auf 135°, die zweite auf 180°, die dritte auf 225° und so weiter, bis zur letzten auf 45°. Bei 90° liegt die Zeichnungs­ ebene von Fig. 4 und bei 225° liegt beispielsweise die Fig. 5. Die 225° Ebene ist in Fig. 5 als Spur eingezeichnet. Eine solche Deckplatte 12 ist auf nicht dargestellte Weise mit einer zu ihr parallelen Unterplatte 13 starr verbunden, die ihrerseits Teil eines Untergestells 14 ist, das mit Füßen 16 auf einem Boden 17 steht.

Es sind 7 Steuerwellen 18 vorgesehen, deren geometrische Längsachsen 19, 21, 22, 23, 24, 26, 27 parallel zur geometrischen Längsachse 11 sind, damit senkrecht zur Deckplatte 12 stehen und die jeweils in exakten Radialebenen liegen, die jeweils in den Ebenen 135°, 180°, 225° . . . . 0°, 45° liegen. Jede Steuerwelle ist an der Unterseite der Deckplatte 12 mit einem Lagerring 28 befestigt. Diese sind in Fig. 1 nur in der 0° Ebene und in der zuvor und danach liegenden Ebene gestrichelt gezeichnet. In den anderen Ebenen sind sie der Einfachkeit halber nur durch Kreuze dargestellt. Die Steuerwellen 18 durchqueren die Unterplatte 13 und sind dort mit Lagerringen 29 drehbar befestigt. In ihrem unteren Endbereich tragen sie Zahnriemenscheiben 31, die alle synchron von einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben werden. Die Steuerwellen 18 tragen Steuerkurven 32 bekannter Art, die drehfest mit den Steuerwellen 18 verbunden sind und die von nicht dargestellten Rollen axial und/oder radial abgetastet werden. Die Rollen wiederum bewegen entgegen der Kraft von nicht dargestellten Zugfedern Steuer­ säulen 33, 34, 36, 37 an, die auf- und ab beweglich sind. Zum Beispiel gibt eine Steuersäule, die Einwärts/Auswärtsbewegung eines Werkzeugs an, eine andere Steuersäule dessen Hoch/Tiefbewegung und eine dritte Steuersäule zum Beispiel eine Auf/Zu-Bewegung. Je nachdem ist in einer Arbeitsstation bei einem bestimmten Arbeitsproblem gar keine Steuersäule tätig oder sind 5 Steuersäulen und mehr tätig.

Dazu ist dann eine Mehrzahl von Steuerkurven 31 notwendig. Die Steuersäulen durchqueren die Deckplatte 12 in nichtführenden Bohrungen. Für die letzte, 45° Station sind diese Bohrungen in Fig. 3 genauer gezeichnet. Sie wiederholen sich jeweils von 45° zu 45° in gleicher Konfiguration. Lediglich in der 225° Station wird durch eine zusätzliche Bohrung 38 gezeigt, daß dies nicht eine rigide, zwingende Bedingung ist. Ansonsten ist die Maschine dazu vorbereitet, wegen dieses stets gleichbleibenden Rapports auf einfache Weise umgerüstet zu werden.

Zu Fig. 3: Wenn ein später noch zu besprechender Ring 39 seine Stillstandslage hat, das heißt wenn in den Stationen gearbeitet wird, fluchtet die geometrische Längsachse 41 zumindest eines der Löcher 42 mit der geometrischen Längsachse 27. Hierdurch geht auch die 45° Ebene 43. Außerhalb der äußersten Umfangsebene 44 des Rings 39 liegt eine Triplette von Bohrungen 46, 47, 48. Zwischen der Umfangsebene 44 und einer durch die Bohrungen 47, 48 geführten Steuersäule ist also ein genügender Abstand. Die Bohrungen 47, 48 liegen spiegelbildlich zur 45° Ebene 43. In dieser selbst liegt die Bohrung 46. Die Mitten der Bohrungen 46, 47, 48 bilden die Eckpunkte eines gleichseitigen Dreiecks, für das die 45° Ebene 43 die Winkelhalbierende ist. Gemäß Fig. 3 unten, das heißt gemäß Fig. 1 radial weiter innen, ist eine zweite Triplette von Bohrungen 49, 51, 52 vorgesehen. An der geometrischen Längsachse 27 gespiegelt entsteht die Bohrung 49 aus der Bohrung 46, die Bohrung 51 aus der Bohrung 48 und die Bohrung 47 aus der Bohrung 52. Hinsichtlich derjenigen geometrischen Längsachse 27, die für den herzustellenden Gegenstand maßgeblich ist, sind die Bohrungen 46 bis 52 im wesentlichen gleichberechtigt, sind optimal nahe an dieser und finden hinsichtlich der Steuerkurven 32 dem Prinzip nach die gleichen Verhältnisse vor. Wie Fig. 1 zeigt, wiederholt sich dieses Muster stereotyp.

Gemäß Fig. 1 liegt auf der Winkelhalbierenden von 45° und 90°, das heißt auf 67,5° eine weitere, im Durchmesser gleiche Bohrung 53, die solche Steuersäulen führt, welche für die Kontrolle notwendig sind. Eine durch die Bohrung 53 tretende, nicht dargestellte Steuersäule, die sich außerhalb der Umfangsebene 44 befindet, kann also eine Vorrichtung tragen, welche in der 45 °-Station prüft. Solche Bohrungen 53 finden sich auch auf der Winkelhalbierenden zwischen 0° und 45° und 315° und 0°, sowie vor 315° und sind im übrigen durch Kreuze in der Lage gekennzeichnet. Man hat also zwischen jeder Arbeitsstation eine solche Bohrung 53.

Lediglich bei 90°, wo sich der in Fig. 4 teilweise gezeichnete und durch die gestrichelte Linie 54 umrißmäßig dargestellte Antrieb befindet, sind keine Steuerwellen und Steuersäulen und demnach auch keine Bohrungen 46 bis 52 vorgesehen.

Gemäß Fig. 4 und 1 ist bei 90° in der Deckplatte 12 eine im Durchmesser große achsparallele Bohrung 56 vorgesehen. Darunter befindet sich ein durch einen Kasten 57 angedeutetes Schrittschaltgetriebe samt Elektromotor. Der Kasten 57 ist in der Zeichnungsebene von Fig. 4 gemäß dem Doppelpfeil 58 hin und her beweglich und hat eine nach oben weisende Abtriebswelle 59. Diese ist drehfest über einen Keil 61 mit einem Wellenstück 62 verbunden, das durch ein unten und ein weiter oben angeordnetes Lager 63, 64 in einer Verstellhülse 66 gelagert ist. Das Wellenstück 62 hat eine geometrische Längsachse 67, während die Verstell­ hülse eine hiergegen versetzte geometrische Längsachse 68 hat. Die Exzentrizität zeigt der Doppelpfeil 69 an. Mit einem Flansch 71 hängt die Verstellhülse 66 auf der Oberseite der Deckplatte 12. Im Bereich der Bohrung 56 hat die Verstell­ hülse 66 einen kreiszylindrischen Umfang 72, dessen Mitte die geometrische Längsachse 68 ist.

Dreht man die Verstellhülse 66, dann wird die Exzentrizität kleiner oder größer, daß heißt die geometrische Längsachse 67 rückt mehr oder weniger nahe an einen Zahnkranz 73. Mit einem Klemmring 74 kann der Flansch 71 freigegeben oder sichernd festgeklemmt werden. Auf dem obersten Stummel 76 des Wellen­ stücks 62 sitzt ein Ritzel 77 aus Kunstoff, das vom Stummel 76 mitgenommen wird und dessen Zähne 78 mit den Zähnen 79 des stählernen Zahnkranzes 73 kämmen.

Auf dem Stummel 76 sitzt eine Überlasthülse 81, die mit Federgliedern in ihrer gezeichneten Lage gehalten wird, jedoch nach oben weggedrängt wird, falls zur Bewegung des Zahnkranzes 73 ein maximal zulässiges Moment überschritten wird. Die Überlasthülse 81 hat eine Außen-Ringnut 82, in die ein Fühler 83 eines Überlastmelders 84 greift. Der Fühler 83 wird nach oben geschwenkt, wenn Über­ last auftritt und der Überlastmelder 84 schaltet dann den nicht dargestellten Elektromotor ab.

Auf der Deckplatte 12 ist achsparallel und konzentrisch zur geometrischen Längsachse 11 ein nach oben abstehender ringförmiger Lagerflansch 86 starr befestigt, der auf seiner Außenseite ein Wälzkörperlager 87 aufweist. Das Wälzkörperlager lagert den koaxialen, konzentrischen Zahnkranz 73 auf dessen Innenseite und auf der Höhe der Zähne 79, so daß der Zahnkranz 73 angetrieben durch das Ritzel 77 sich um die geometrische Längsachse 11 ohne Höhenschlag drehen kann. Auf dem Zahnkranz 73 ist ein koaxialer, zum Zahnkranz 73 Abstand gebender Zwischenring 88 befestigt, der aus Masseträgheits-Gründen aus Leicht­ metall ist. Er bewegt sich starr mit dem Zahnkranz 73. Aus Masseträgheits-Gründen hat er zahlreiche Fenster 89. Auf die obere Stirnfläche des Zwischenrings 88 ist ein Aufnahmering 91 aus Aluminium (Masseträgheits-Gründe) starr geschraubt, der die Löcher 42 aufweist und der eine planebene Oberseite 92 hat.

Man kann auch ohne 88 und 91 den Zahnkranz 73 direkt als Werkzeugaufnahme verwenden. Die Umfangsebene 44 liegt immer innerhalb der Bohrungen 47, 48 und der Innenrand 93 liegt immer außerhalb der Bohrungen 51, 52. Werden Bohrungen 46 bis 53 nicht gebraucht, dann werden sie gemäß Fig. 5 durch einen Deckel 94 verschlossen. Um den Deckel 94 herum sieht man die Bohrungen zur Befestigung des Lagerings 28. Die 225°-Station gemäß Fig. 5 erfährt zumindest einen Teil ihres getakteten Antriebs durch ein Ritzel 96 aus Kunstoff, das mit den Zähnen 79 des Zahnkranzes 73 kämmt und seinerseits im Sockel 97 des ansonsten durch eine Abdeckung 98 verschlossenen Wellenstumpfs 99 ein weiteres, nicht dargestelltes Zahnrad antreibt. Läßt man Arbeitsstationen durch den Zahnkranz 73 antreiben, dann muß der Elektromotor entsprechend mehr Energie abgeben. Ist keine Drehrichtungsumkehr notwendig, dann kann das Ritzel 96 entfallen.

Alle Steuersäulen 33, 34, 36, 37 werden nicht in den Bohrungen 46-53 ge­ führt, sondern gemäß dem Stand der Technik zwischen der Deckplatte 12 und der Unterplatte 13 an dort vorgesehenen, nicht gezeichneten Führungen.

Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, können die Arbeitsstationen Portalbau­ weise haben, d. h. mit ihrem einen Bein dort auf der Deckplatte 12 befestigt sein, wo der Bezugszeichenstrich der Zahl 12 endet, dann nach oben gehen, den Ring 39 überbrücken und mit ihrem gemäß Fig. 2 rechten Fuß an der Deck­ platte 12 rechts von der Bohrung für die Steuersäule 37 befestigt sein.

Verwendet man statt des Zahnkranzes 73 einen Zahnriemenkranz, dann wird dieser von einem Zahnriemen umschlungen. Das Ritzel 77 hat dann außen ebenfalls eine entsprechende Zahnriementeilung, kämmt nicht mit dem anderen Zahnriemen, sondern ist ebenfalls vom Zahnriemen umschlungen.

Betätigungsvorrichtungen in Form von Fluid-Vorrichtungen können Vorrichtungen aus dem Gebiet der Hydraulik, Hydromechanik und Pneumatik umfassen.

Statt - wie beim Ausführungsbeispiel - den Zahnkranz 73 oder einen äqui­ valenten Teil von außen anzutreiben, wie dies Fig. 4 zeigt, kann er oder der äquivalente Teil auch von innen angetrieben werden.

Claims (25)

1. Einen Rundläufer als Werkstückträger aufweisende Montage-Maschine,
mit höhenlagenmäßig unter dem Rundläufer angeordneten Betätigungs­ vorrichtungen, die eine Vielzahl von Steuersäulen antreiben, welche eine im wesentlichen horizontale Deckplatte eines Grundständers der Maschine durchqueren und auf- und ab und/oder rotatorisch bewegbar sind,
mit außerhalb des Außenumfangs des Rundläufers vorgesehenen Steuersäulen,
und mit einer Antriebsvorrichtung, die in Drehverbindung mit dem Rundläufer und in Wirkungsverbindung mit den Steuersäulen steht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Der Rundläufer ist ein speichenfreier Ring;
• b) Der Ring ist von der Antriebsvorrichtung intermittierend durch einen Tangentialantrieb angetrieben;
• c) Der Ring ist rotatorisch an der Maschine gelagert;
• d) Innerhalb des Innenumfangs des Rings sind in der Deckplatte Durchquerungs­ vorrichtungen für Steuersäulen vorgesehen;
• e) Die Betätigungsvorrichtungen befinden sich auch radial im Bereich innerhalb des Rings.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Rings formschlüssig ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring mit einem Zahnkranz verbunden ist, der sich über 360° erstreckt.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz ein Zahnriemenkranz ist.

5. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz ein mit einem Zahnritzel kämmender Zahnkranz ist.

6. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein Schrittgetriebe ist.

7. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring einen Aufnahmering als Werkstückträger aufweist, der nach unten zu und im Abstand hiervon mit einer ersten Drehlager-Hälfte versehen ist.

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte einen Lagerring aufweist, der die zweite Drehlager- Hälfte aufweist.

9. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drehlager-Hälfte sich am Zahnkranz abstützt.

10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drehlager-Hälfte auf der Höhe des Zahnkranzes vorgesehen ist.

11. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmering mit seinem Bereich der Werkstückaufnahme frei auskragt.

12. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Ring vorgesehene Teil der Antriebsvorrichtung eine Abtriebs­ vorrichtung einer Meß- und/oder Arbeitsstation antreibt.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsvorrichtung ein Ritzel umfaßt, das mit dem Zahnkranz kämmt.

14. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtungen Fluid-Vorrichtungen umfassen.

15. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtungen elektrotechnische Vorrichtungen, insbesondere Linearmotore umfassen.

16. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtungen mechanische, rollenabgetastete Kurven­ scheiben umfassen.

17. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersäulen unter dem Aufnahmering stehen.

18. Maschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenachsen der Steuersäulen zumindest im wesentlichen mit der Mittenachse der Werkstück-Aufnahme-Ausnehmungen im Ring fluchten.

19. Maschine nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring und/oder Ring axial von der geometrischen Mittenachse der Maschine einen größeren Abstand haben als der innere Bereich der Kurvenscheiben.

20. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte außerhalb und innerhalb des Rings Durchbrechungen aufweist, die zumindest im wesentlichen parallel zur geometrischen Mittenachse der Maschine verlaufen und zumindest im wesentlichen symmetrisch zu einer Ebene sind, die sowohl durch die geometrische Mittenachse der Maschine als auch durch die Werkstücke bzw. Werkstückträger geht.

21. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen von oben gesehen auch symmetrisch zur Werkstück­ aufnahme sind.

22. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Durchbrechungen rechts und links zu dieser Ebene liegen.

23. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an den meisten Stationen ein Standardsatz von Durchbrechungen vorgesehen ist.

24. Maschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die in einzelnen Stationen vorgesehenen, aber nicht benötigten Durchbrechungen mit einem Verschluß verschlossen sind.

25. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß achssymmetrische und/oder ebenensymmetrische Durchbrechungen zu­ mindest als Dubletten, vorzugsweise als Tripletten vorgesehen sind.