DE69110163T2

DE69110163T2 - Paletten zum Tragen von Werkstücken und automatische Einstellung der Stützglieder auf der Palette.

Info

Publication number: DE69110163T2
Application number: DE69110163T
Authority: DE
Inventors: Massimo Lombardi; Luciano Santandrea
Original assignee: Axis SpA
Current assignee: Axis SpA
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2011-02-16
Also published as: US5060780A; EP0447805A2; DE69110163D1; EP0447805B1; JPH04217430A; ES2075907T3; EP0447805A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Palettenbeförderungssystemen für Produktionslinien, die Paletten beinhalten, die Halteelemente aufweisen, die zum Tragen von Werkstücken mit unterschiedlichen Abmessungen einstellbar sind, und bezieht sich insbesondere auf eine Palette, die ausgelegt ist, um unterschiedlich große Werkstücke und Vorrichtungen zu tragen, und auf Verfahren für die automatische Einstellung des Abstandes zwischen den Halteelementen einer solchen Palette.
Palettenbeförderungssysteme kommen in automatischen Produktionslinien zum Einsatz, bei denen die Werkstücke einer Reihe von Vorgängen an aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen unterzogen werden müssen. Ein Werkstück, das zusammengebaut, maschinell bearbeitet oder angetrieben werden muß, wird auf Halteelementen plaziert, die auf einer Palette befestigt sind. Die Palette wird auf ein sich bewegendes Förderband gesetzt, das die Palette und das Werkstück zu einer Reihe von Bearbeitungsstationen vorschiebt, die die Abfolge der gewünschten Vorgänge durchführt, um den Produktionszyklus zu vollenden. Es wird typischerweise eine Vielzahl von Paletten verwendet, die eine ähnliche Zahl von Werkstücken trägt.
Die Paletten werden durch die Fördereinrichtung mittels Reibung angetrieben. Wenn ein Werkstück an eine Bearbeitungsstation gebracht wird, wird die Palette angehalten und die Bearbeitung an der Bearbeitungsstation wird durchgeführt. Während die Palette angehalten wird, kann die Palette weiterhin mit gleitendem Kontakt auf dem sich bewegenden Förderband verbleiben oder kann von dem sich bewegenden Förderband angehoben werden. Abhängig von der gewünschten Bearbeitung kann das Werkstück, während es auf den Halteelementen der Palette ruht, bearbeitet werden, oder es kann von den Halteelementen entfernt, bearbeitet und anschließend zu den Halteelementen zurückgebracht werden. Am Ende der Bearbeitung wird die Palette freigegeben oder zurück auf das Band gesetzt, um zur nächsten Bearbeitungsstation vorgeschoben zu werden. Die Paletten bewegen sich somit asynchron, d.h., Paletten, die sich oberhalb der angehaltenen Palette befinden, werden solange einzeln oder in Gruppen vorgeschoben, bis sie sich hinter einer angehaltenen Palette befinden, und sammeln sich dort an, um ihre Bearbeitung an ihrer Bearbeitungsstation abzuwarten, während das Band sich weiterhin vorbewegt. Alternativ dazu können die Paletten sich in Bezug zueinander synchron bewegen.
Palettenbeförderungssysteme für Produktionslinien sind so ausgerichtet, daß sie dieselben Bearbeitungen an Werkstücken ausführen, die zur gleichen Werkstückfamilie gehören und die die gleichen maschinellen Bearbeitungen erfordern, sogar dann, wenn die Werkstücke in gewissen Abmessungen voneinander abweichen. Es ist bekannt, die Bearbeitungsstationen mit automatischen Einstelleinrichtungen zu versehen, die unterschiedlich große Werkstücke aufnehmen können und sich auf die verschiedenen Größen einstellen lassen, um die gewünschte Bearbeitung gut ausführen zu können. Um jedoch den Produktionswirkungsgrad zu maximieren, werden die Werkstücke üblicherweise zusammengefaßt und in Gruppen gemäß einer Einheitlichkeit bestimmter Abmessungen verarbeitet. Dies minimiert den Anteil der Rüstzeiten und erhöht somit die Durchsatzrate von fertiggestellten Teilen.
Eines der Probleme, das bei herkömmlichen Palettenbeförderungssystemen auftritt, liegt darin, daß die Halteelemente auf den Paletten manuell für Abmessungen der einzelnen Werkstücke des Produktionszyklus eingestellt werden. Herkömmliche Paletten weisen mechanische Verbindungsglieder oder Befestigungselemente auf, die manuell gelöst werden müssen, so daß die Halteelemente bewegt und anschließend wieder befestigt werden können, um die Halteelemente des Werkstückes an der richtigen Position an der Palette zu befestigen, um das Werkstück zu halten. Um die Produktion von einer Gruppe von Werkstücken mit einer gemeinsamen Abmessung auf eine andere zu ändern, müssen somit die Paletten, entweder während sie auf dem Förderband fortschreiten oder während sie von dem Förderband gezogen werden, eingestellt werden. Alternativ dazu können die Paletten durch eine zweite Gruppe von Paletten ersetzt werden, die für die Abmessung der nächsten Gruppe von Werkstücken voreingestellt ist. Der Wechsel von einer Gruppe von Werkstücken zu einer anderen erfordert konsenquenterweise eine signifikante Verlangsamung oder einen Stillstand der Produktion.
Eine weiteres Problem mit herkömmlichen Produktionslinien besteht darin, daß das Verfahren der manuellen Einrichtung auch Fehler in den Einstellungen mit sich bringt, die von einer Palette zur nächsten erforderlich sind. Die Werkstücke werden somit nicht immer richtig und gleichmäßig während des Produktionszyklus getragen, was zu Qualitätsunterschieden bei den unterschiedlichen Produkten führen kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, den Wirkungsgrad der Palettenbeförderungssysteme für Produktionslinien zu erhöhen, indem die Haltelemente des Werkstückes auf die Abmessungen des zu tragenden Werkstückes schnell und genau eingestellt werden. Es ist ebenfalls ein Ziel, für im wesentlichen gleiche Abstände zwischen den Halteelementen der Paletten zu sorgen, die dafür vorgesehen sind, einen Satz oder eine Gruppe von Werkstücken zu tragen, die bestimmte gleiche Abmessungen aufweisen.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine in der Linie befindliche Vorrichtung zum Einstellen der Halteelemente und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die Produktion nicht wegen eines Werkstückwechsels verlangsamt oder unterbricht.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine Palette mit einem Verriegelungsmittel zur Verfügung zu stellen, das einen Lösemechanismus aufweist, der verwendet werden kann, um die Halteelemente in Position zu verriegeln und leicht zu entriegeln, um eine Bewegung der Malteelemente zu ermöglichen.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine Palette mit einstellbaren Halteelementen zur Verfügung zu stellen, die auf einer Führung befestigt sind, in der die Halteelemente zuverlässig gegenüber der Palette durch die Führung an dessen Position festgehalten werden, und bei der die Führung vorübergehend von der Palette wegbewegt werden kann, um eine Bewegung der Halteelemente entlang dieser zu ermöglichen.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine Palette mit einstellbaren Halteelementen zur Verfügung zu stellen, die auf einer Führung befestigt sind, und eine Positioniereinrichtung zum Eingreifen in die Palette zur Verfügung zu stellen, um die Halteelemente zu ihren gewünschten Positionen zu verschieben.
Es ist ein weiteres Ziel, die Positionen der Halteelemente relativ zu einer vordefinierten Position zu bestimmen und falls es notwendig ist, die Halteelemente zu den gewünschten Positionen für ein ausgewähltes Werkstück zu bewegen.
Das Dokument EP-0348715 offenbart eine Vorrichtung zum automatischen Einstellen der Entfernung zwischen zwei Halteelementen für das Tragen von Werkstücken mit unterschiedlichen Abmessungen. Die Halteelemente sind auf Führungen befestigt, die an Paletten befestigt sind, die sich auf Palettentransportsystemen für automatische Montageproduktionslinien bewegen. Die Halteelemente weisen Verriegelungsmittel auf, die die Halteelemente mittels einer reibschlüssigen Verbindung in Position auf der Palette befestigen und die zum Bewegen entlang der Führung entriegelt werden können.
Die in dem obigen Dokument offenbarte Palette umfaßt eine Platte mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, ein Längsführungsbauteil und erste und zweite Halteelemente zum Halten des ausgewählten Werkstückes, wobei die ersten und zweiten Halteelemente für eine Bewegung entlang des Längsführungsbauteiles befestigt sind.
Gemäß dieser Erfindung wird die Palette stattdessen dadurch gekennzeichnet, daß das Längsführungsbauteil lösbar auf der Palette befestigt ist, um die Halteelemente an Positionen zu befestigen, die den ausgewählten Abmessungen entsprechen; und jedes sowohl das erste als auch das zweite Halteelement weist eine erste Tragfläche auf, um die erste Oberfläche der Palette zu berühren, und weist eine zweite Tragfläche auf, so daß die zweite Tragfläche zwischen dem lösbaren Längsführungsbauteil und der ersten Oberfläche der Palette und die erste Tragfläche in der Nähe der ersten Palettenoberfläche angeordnet ist; und daß die Palette weiterhin umfaßt: Einrichtungen zum lösbaren Befestigen des Längsführungsbauteiles auf der Palette, umfassend eine erste Einrichtung zum Ausüben einer ersten Kraft, um die erste Tragfläche der Halteelemente in Kontakt mit der ersten Oberfläche der Palette zu zwingen, um die Halteelemente auf der Palette mit einer reibschlüssigen Verbindung zu befestigen; die Einrichtungen zum lösbaren Befestigen des Längsführungsbauteiles auf der Palette, umfassen weiterhin eine zweite Einrichtung zum Ausüben einer zweiten Kraft, die zum Kompensieren der ersten Kraft ausgeübt wird, um die ersten Tragflächen und die zweiten Tragflächen relativ zum Längsführungsbauteil und zur ersten Oberfläche der Palette zu verschieben.
In einer Ausführungsform kann jedes Halteelement ein zugehöriges lösbares Befestigungsmittel aufweisen, das an dem Halteelement oder der Palette befestigt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Palette eine oder mehrere lösbare Befestigungsmittel an festen Positionen aufweisen, um eine oder mehrere Halteelemente zu verriegeln und zu entriegeln.
In einer Ausführungsform ist die Führung mit einer Kontaktfläche ausgerüstet, die sich entlang der Länge der Führung erstreckt, und die ersten und zweiten Halteelemente sind angepaßt, um auf der Führung befestigt zu werden, so daß ein Abschnitt jedes der ersten und zweiten Halteelemente zwischen der die Führung berührenden Oberfläche und der Palette angeordnet ist. Die die Führung berührende Oberfläche kann eben, konkav, konvex oder in jeder weiteren passenden Konfiguration ausgebildet sein. In dieser Ausführungsform beinhalten die Mittel zum lösbaren Befestigen der ersten und zweiten Halteelemente an der Palette oder Führung ein Federelement, das die Palette und die Führung verbindet. Das Federelement weist eine vorausgewählte Vorspannungskraft auf, um die Führung in Richtung der Palette zu drängen, so daß die die Führung berührende Oberfläche Abschnitte der ersten und zweiten Halteelemente berührt, um die ersten und zweiten Halteelemente mittels einer reibschlüssigen Verbindung auf und an der Palette in dem ersten Zustand in Position zu halten. Es kann mehr als ein Federelement, das an unterschiedlichen Positionen entlang der Führung angeordnet ist, verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Führung mit einem verlängerten glatten Abstreifer versehen, der sich nach außen und entlang der Länge der Führung erstreckt und wobei die ersten und zweiten Halteelemente so angepaßt sind, daß sie auf der Führung befestigt werden können, so daß der Abstreifer der Führung sich zumindest teilweise über einen Abschnitt der ersten und zweiten Halteelemente erstreckt. Die durch das Federelement ausgeübte Vorspannkraft läßt sich einstellen.
Das Mittel zum lösbaren Befestigen der Halteelemente ist auch so angepaßt, daß es einen entspannten Betriebszustand aufweist, wobei eine auf das Federteil wirkende äußere Kraft entgegen der Vorspannkraft die Reibungskräfte vermindert, die die Halteelemente an Ort und Stelle halten, so daß die Halteelemente entlang der Führung und der Palette manuell oder durch eine automatische Positioniereinheit bewegt werden können. Diese äußere Kraft versetzt die Palette somit in den zweiten Betriebszustand, solange die Kraft erhalten bleibt.
Eine bevorzugte Ausführung des Federelementes enthält einen Stift, eine Kappe und eine Feder, wobei der Stift durch eine Öffnung der Palettenoberfläche hindurchragt und ein Ende des Stiftes an der Führung befestigt ist. Das andere Ende des Stiftes erstreckt sich durch die Öffnung der Palette auf der anderen Seite, die Feder ist über dem Stift auf der anderen Seite der Palette befestigt, und die Kappe ist ihrerseits an dem Stift so befestigt, daß die Feder zwischen der Kappe und der Palettenoberfläche und die Führung in Richtung der Palette gespannt ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Palette eine ebene Oberfläche auf, die Längsführung weist einen T-förmigen Querschnitt auf, der einen Querflansch und einen Steg aufweist und der mit dem Stegabschnitt in der Nähe der oberen Oberfläche der Palettenplattenoberfläche angeordnet ist, und der Querflansch ist angepaßt, um einen Abschnitt jedes Halteelementes zu berühren. Das lösbare Befestigungsmittel beinhaltet einen Stift, der durch eine Öffnung in der Palettenplatte ragt, bei der ein Ende mit dem Steg des T-Querschnittes verbunden ist und das andere Ende sich aus der anderen Seite der Oberfläche der Palettenplatte erstreckt; das Federelement ist über dem Stift auf der anderen Seite der Oberfläche der Palettenplatte befestigt und zwischen der Oberfläche der Palettenplatte und einer Kappe eingespannt, die am Ende des Stiftes befestigt ist. Jedes der Halteelemente weist eine entsprechende, bevorzugterweise T-förmige, Aufnahme oder Öffnung auf, die angepaßt ist, um einen Abschnitt des Führungsquerflansches aufzunehmen und um entlang der Führung zu gleiten. Somit übt das Federelement eine vorgespannte Kraft aus, die den Querflansch des T- Querschnittes dazu veranlaßt, Abschnitte der Halteelemente zu berühren, um die Halteelemente gegen die Palettenoberfläche zu drücken. Die Halteelemente können mit einer Öffnung oder einem Schlitz versehen sein, so daß die Halteelemente entlang der Führung bewegt werden können und somit nicht durch die lösbaren Befestigungsmittel zum Halten der Führung an der Palette angehalten werden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung beinhaltet ein Lösemittel, um die Palette in den zweiten Betriebszustand zu versetzen, so daß die Halteelemente in die gewünschten Positionen verschoben werden können. In einer Ausführungsform beinhaltet das Lösemittel Einrichtungen zum Ausüben einer äußeren Kraft auf die Mittel zum lösbaren Befestigen der ersten und zweiten Halteelemente, so daß die Halteelemente verschoben werden können. In einer Ausführungsform, bei der das lösbare Befestigungsmittel eine Feder oder ein federndes Mittel ist, beinhaltet das Lösemittel bevorzugterweise ein Betätigungsorgan oder einen Pneumatikzylinder oder ähnliches, der ausgelegt ist, um das Federmittel in Opposition zu der vorgespannten Kraft zu berühren, um die Kräfte zu reduzieren, die das Halteelement in Position verriegeln. Besonders bevorzugt enthält das Lösemittel eine Schubstange, die ausgelegt ist, um die Kappe oder den Stift zu berühren und anzuschieben, der mit ausreichender Kraft mit dem Steg der T-förmigen Führung verbunden ist, um der vorgespannten Kraft der Feder entgegenzuwirken und um wahlweise diese Kraft zu überwinden und die Führung relativ zur Palettenoberfläche zu bewegen.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung wird ein System für die automatische Einstellung der Entfernung zwischen zwei Werkstückhalteelementen der Paletten zur Verfügung gestellt, um die verschiedenen Abmessungen der Werkstücke, die durch ein vorhandenes Palettenbeförderungssystem für eine Produktionslinie bearbeitet werden sollen, einstellen zu können. In dieser Hinsicht betrifft die Erfindung eine Palette mit Halteelementen und mit einem ersten und einem zweiten Betriebszustand, wie oben beschrieben, und mit einer Positioniereinheit für die Verschiebung der Halteelemente, während die Palette sich in ihrem zweiten Betriebszustand befindet. Die Positioniereinheit kann den Betrieb des Lösemittels einschließen und steuern, um die Palette in den zweiten Betriebszustand zu versetzen.
Bevorzugterweise beinhaltet die Positioniereinheit ein Mittel zum Verschieben jedes Halteelementes auf der Palette. In einer Ausführungsform der Positioniereinheit beinhalten die Mittel zum Verschieben Mittel zum Berühren der Halteelemente und zum Bewegen der Halteelemente an die gewünschten Positionen für ein ausgewähltes, von den Halteelementen zu tragendes Werkstück, wenn die Palette sich in dem zweiten Betriebszustand befindet. Eine Ausführungsform der Berührungsmittel beinhaltet eine ausfahrbare Hülse oder Schubstange mit einer Berührungsoberfläche zum Berühren der Halteelemente. In dieser Ausführungsform kann jede Berührungsoberfläche so angepaßt sein, daß sie sich vorübergehend mit ihren zugehörigen Halteelementen verbindet, so daß - nachdem der Kontakt hergestellt worden ist - die Schubstange weiter in jeglicher Richtung bewegt werden kann, um das Halteelemente an der gewünschten Position zu positionieren und zu lösen.
In einer weiteren Ausführungsform der Positioniereinheit beinhaltet das Kontaktelement ein erstes Paar Schubstangen mit einem Bewegungsbereich, der eine Ruheposition und eine voll ausgefahrene Position beinhaltet, die so angepaßt sind, daß sie von ihren Ruhepositionen in ihre voll ausgefahrenen Positionen ausfahren, während sie die ersten und zweiten Halteelemente in dem zweiten Betriebszustand von ihrer Position auf der Palette in eine Referenzposition, die den voll ausgefahrenen Positionen entsprechen, bewegen, und beinhaltet ein zweites Paar Schubstangen mit einem Bewegungsbereich, der eine Ruheposition, die der Referenzposition entspricht, und eine voll ausgefahrene Position beinhaltet, die den Ruhepositionen des ersten Schubstangenpaares entspricht, wobei das zweite Schubstangenpaar so angepaßt ist, daß es sich von ihren Ruhepositionen an der Referenzposition bewegt, um die ersten und zweiten Halteelemente an deren entsprechend gewünschten Positionen zu berühren und zu bewegen. Jedes Paar Schubstangen kann sich in der gleichen oder in der entgegengesetzten Richtung bewegen, und das entsprechende erste und zweite Paar weist entgegengesetzte Bewegungsrichtungen auf. Das erste Schubstangenpaar kann z.B. so ausgelegt sein, daß es erste und zweite Halteelemente nach innen in Richtung aufeinander zu in ihre am weitesten innen liegende Positionen bewegt, und das zweite Schubstangenpaar bewegt die Halteelemente unabhängig voneinander in ihre gewünschten Positionen. Das zweite Schubstangenpaar kann präzise durch z.B. einen Präzisionsstellantrieb gesteuert werden, der die Schubstangen direkt in Positionen bewegt, wodurch die Halteelemente an ihre präzis gewünschten Positionen bewegt und angeordnet werden. Der Vorschub des zweiten Schubstangenpaares kann als weiteres Beispiel durch ein Paar Stopper, die an der Stelle auf einer skalierten Führung fixiert werden, an Positionen angehalten werden, die die Halteelemente in ihren gewünschten Positionen verbleiben lassen. Die Positionen der Stopper auf der Skala können durch einen Bediener manuell eingestellt werden oder automatisch durch einen präzise gesteuerten Motor gesteuert werden.
Optional beinhaltet die Positioniereinheit eine Steuereinheit zum Betätigen des Lösemittels, um die Palette in den zweiten Betriebszustand zum Bewegen der Halteelemente zu positionieren und um die Palette erneut in den ersten Betriebszustand zurückzuführen, nachdem eine Einstellung durchgeführt wurde. Die Steuerungsmittel können entweder betrieben werden bevor die Halteelemente berührt werden oder bevor die Halteelemente bewegt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform beinhalten die Mittel zum Verschieben (1) ein Mittel zum Berühren der Halteelemente, (2) ein Mittel zum Bestimmen ob sich die Halteelemente in den gewünschten Positionen für die ausgewählten Werkstücke befinden oder nicht, und (3) Mittel zum Bewegen der Halteelemente relativ zueinander zu den gewünschten Positionen für die ausgewählten Werkstücke. In dieser Ausführungsform können die Berührungsmittel eine ausfahrbare Hülse oder Schubstange sein, mit einer Berührungsfläche, die ausgelegt ist, um vorübergehend mit ihrem zugehörigen Halteelement an der Stelle, wo es anhält, verbunden zu sein. Die Schubstange ist mit einem linearen Meßumformer verbunden, wie z.B. einem Potentiometer.
Im Betrieb wird die Schubstange von einer Ausgangsruheposition solange bewegt, bis die Berührungsfläche ein Halteelement berührt. Die zurückgelegte Strecke wird durch das Potentiometer gemessen, das ein Signal zur Verfügung stellt, das der Position der Schubstange und folglich des Halteelementes entspricht. Die erfaßte Position wird mit der gewünschten Position verglichen. Falls das Halteelement bewegt werden muß, wird die zugehörige Berührungsfläche angepaßt, um in das Halteelement einzugreifen und die Schubstange wird bewegt, um das Halteelement in die gewünschte Position zu bewegen, an der das Halteelement freigegeben wird.
Eine weitere Ausführungsform des Verschiebemittels beinhaltet (1) ein Mittel zum Berühren der Halteelemente, (2) ein Mittel zum Bestimmen, ob sich die Halteelemente in den gewünschten Positionen für die ausgewählten Werkstücke befinden oder nicht, und (3) ein Mittel zum Bewegen eines oder mehrerer der Halteelemente in die gewünschten Positionen, als Antwort auf die durch die Bestimmungsmittel durchgeführte Bestimmung der Lage. Eine Ausführungsform der Bestimmungsmittel umfaßt eine Mikroprozessoreinrichtung, um ein Signal, das einer gemessenen Entfernung oder einer Position eines Halteelementes entspricht, mit einer gewünschten Position für ein ausgewähltes Werkstück zu vergleichen, und um festzustellen, ob das Halteelement bewegt werden muß, und falls dies der Fall ist, wohin es bewegt werden muß.
In dieser Ausführungsform beinhalten die Bewegungsmittel (1) Rücksetzmittel zum Verschieben der Halteelemente an entsprechende Referenzpositionen an vordefinierten Stellen auf der Palettenführung, z.B. an einem Ende der äußersten Bewegungsreichweite der Halteelemente, wie z.B. die am weitesten innen liegende Position für die ersten und zweiten Halteelemente, und (2) Positioniereinrichtungen zum Verschieben der Halteelemente aus ihren Rücksetz- oder Referenzpositionen in die gewünschten Positionen des ausgewählten Werkstückes. Bevorzugterweise kann das Berührungsmittel und das Rücksetzmittel das gleiche Element sein, wie z.B. eine Schubstange, die eine Berührungsfläche aufweist. In dieser Ausführungsform werden die Positioniermittel präzise gesteuert, um die Halteelemente unabhängig voneinander in jede der unbegrenzten Anzahl von Positionen innerhalb ihrer äußersten Bewegungsreichweite zu verschieben. Im Gegensatz dazu müssen die Schubstangen zum Berühren der Halteelemente und zum Bewegen dieser in die Referenzpositionen, die am weitesten innen liegen, nicht so präzise gesteuert werden, solange die Berührung am Anfang gemacht wurde, während sich die Palette in dem ersten Betriebszustand befindet.
In dem System der Erfindung ist weiterhin ein Mittel zum Bewegen der Palette und der Positioniereinheit in und außer Eingriff mit dieser enthalten, so daß - wenn die Palette und die Positioniereinheit sich in Eingriff befinden - die Mittel zum lösbaren Befestigen der Halteelemente und die Lösemittel in Eingriff kommen können, wobei die Palette in dem zweiten Betriebszustand positioniert wird, so daß die Mittel zum Verschieben eine oder beide der ersten und zweiten Halteelemente entlang der Führung relativ zueinander zu der ausgewählten oder gewünschten Position verschieben kann, und so daß - wenn die Palette und die Positioniereinheit nicht in Eingriff sind - die Mittel zum lösbaren Befestigen und die Lösemittel außer Eingriff gebracht werden können, wobei die ersten und zweiten Halteelemente in dem ersten Betriebszustand in einer fixierten Position relativ zueinander und die Führung auf der Palette beibehalten werden.
Zum Beispiel kann eine Einkoppelvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die eine Hubeinrichtung ist, um die Palette zwischen einer niedrigeren Ruheposition auf der Fördereinrichtung der Transportlinie und einer höheren Position über der Transportlinie anzuheben und abzusenken. Die höhere Position ist so ausgelegt, daß die Palette in Kontakt mit der Positioniereinrichtung kommt, wie oben beschrieben. Als ein weiteres Beispiel kann die Einkoppelvorrichtung die Positioniereinrichtung auf eine Palette absenken. Als weiteres Beispiel kann die Einkoppelvorrichtung die Positioniereinrichtung und die Palette horizontal relativ zueinander bewegen. In diesen Ausführungsformen können die Lösemittel Bestandteil einer Hubeinrichtung, Positioniereinrichtung oder ein separates Element sein, das während der Zeit, in der die Palette und die Positioniereinrichtung sich in Eingriff befinden, in der Nähe der Palette angeordnet ist.
In einer alternativen Ausführung der Positioniereinrichtung beinhaltet das Berührungsmittel einen bewegbaren Träger, der für das Einkoppeln und Verbinden mit den Halteelementen ausgelegt ist, und ein Antriebsmittel zum Verschieben des Trägers, so daß - wenn die Palette und die Positioniereinrichtung miteinander verbunden sind und die Palettenhalteelemente sich in dem zweiten Betriebszustand befinden - die Bewegung des Trägers die Halteelemente auf der Palette entlang der Führung entsprechend bewegt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Träger eine Buchse auf, die so ausgelegt ist, daß sie sich mit einem von einem Halteelement vorstehenden Stift verbindet.
In einer alternativen Ausführungsform umfaßt die Positioniereinrichtung ein Lösemittel, einen Träger und ein Buchsenmittel für jedes Halteelement, so daß - wenn die Palette und die Positioniereinrichtung sich im Eingriff befinden - jedes Halteelement durch eine entsprechende Buchse gelöst und in Eingriff gebracht wird und daß die Halteelemente unabhängig voneinander eingestellt werden können.
Die Positioniereinrichtung kann auch nur einen Träger und eine Buchse umfassen, so daß nur ein Halteelement zur gleichen Zeit bewegt wird. In dieser Ausführungsform würde das Bewegen von mehr als einem Halteelement eine Vielzahl von Zyklen mit der Positioniereinrichtung erfordern. Alternativ dazu kann die Positioniereinrichtung auch nur einen Träger aufweisen, wobei der Träger zwei voneinander entfernt angeordnete Buchsen aufweist, bei denen ein Halteelement sich mittels einer Buchse in Eingriff befindet und eingestellt wird, und das andere Halteelement sich mittels einer anderen Buchse in Eingriff befindet und eingestellt wird.
Im Betrieb wird die Einstellung der Halteelemente in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung wie folgt ausgeführt. Die Positioniereinrichtung enthält Berührungsmittel, Bestimmungsmittel und Bewegungsmittel und ist an einer passenden Stelle, bevorzugterweise in die Produktionslinie integriert angeordnet, noch vermehrt bevorzugt vor einer Stelle, an der die Werkstücke das erste Mal auf der Palette plaziert werden. Die Palette wird unter die Positioniereinrichtung geschoben und von ihrer unteren Position in die höhere Position durch eine Hubeinrichtung wie z.B. einen Pneumatikzylinder, angehoben.
Wenn die Palette sich in Position befindet, stellen die Berührungsmittel der Positioniereinrichtung einen Kontakt mit den Halteelementen her. Die Bestimmungsmittel legen die Positionen der Halteelemente fest und vergleichen diese mit den gewünschten Positionen für das ausgewählte Werkstück, das von der Palette getragen werden soll. Falls die bestimmten Positionen mit den gewünschten Positionen übereinstimmen, wird keine Änderung an den Halteelementen der Palette durchgeführt, und die Palette wird auf die Fördereinrichtung abgesenkt oder zurückgebracht und vorgeschoben, um das ausgewählte Werkstück aufzunehmen. Falls die bestimmten Positionen nicht mit den gewünschten Positionen übereinstimmen, greifen die Lösemittel in die Mittel zum lösbaren Befestigen der Halteelemente ein, wodurch die Palette in den zweiten Betriebszustand versetzt wird. Die Bewegungsmittel berühren anschließend eine oder mehrere der zu bewegenden Halteelemente und verschieben diese an die gewünschten Positionen. Alternativ dazu könnten die Lösemittel betätigt werden, sobald der Kontakt hergestellt wurde oder bevor der Kontakt hergestellt wird, solange ein Kontakt die Halteelemente nicht verschiebt.
In der Ausführungsform, in der die Berührungsmittel eine Schubstange beinhalten und die Bewegungsmittel ein Rücksetzmittel (welches die Schubstange ist) und ein Positioniermittel beinhalten, wobei jede Schubstange zuerst bewegt wird, um ihr zugehöriges Halteelement zu berühren. Falls die Halteelemente sich nicht in der gewünschten Position befinden, werden anschließend die Lösemittel betätigt um die Palette in den zweiten Betriebszustand zu versetzen, und die Schubstangen werden weiter verschoben, um die Halteelemente an ihre entsprechenden Rücksetz- oder Referenzpositionen zu schieben, und um anschließend in ihre Ruhepositionen, d.h. in die äußersten Stellen in ihrer Bewegungsreichweite, vollständig zurückgezogen zu werden. Die Positioniermittel werden anschließend betätigt, um die Halteelemente an ihre gewünschten Stellen zu verschieben. Danach wird die Palette in den ersten Betriebszustand und auf das laufende Band zurückgesetzt, um das ausgewählte Werkstück aufzunehmen.
Die Ausführungsform der Positioniereinrichtung, die einen Träger zum Eingreifen in ein und Verbinden mit einem Halteelement aufweist, arbeitet wie folgt: Ungefähr zur selben Zeit (oder vorher oder nachher) wird die Palette in Kontakt mit der Positioniereinrichtung gebracht, der Träger der Positioniereinrichtung stellt einen Kontakt her und greift in einen Abschnitt des Halteelementes ein, wodurch der Träger der Positioniereinrichtung und das Halteelement der Palette verbunden werden. Das Lösemittel wird betätigt, um die Palette in den zweiten Betriebszustand zu versetzen, und das Antriebsmittel der Positioniereinrichtung wird anschließend betätigt, um den Träger, und damit die Halteelemente, an die Position zu bewegen, die mit den jeweiligen Abmessungen für das Werkstück verbunden sind, das auf die Palette positioniert werden soll. Sobald sich das Halteelement in der passenden Position befindet, wird das Antriebsmittel angehalten und die Palette wird abgesenkt. Der Träger, die Halteelemente und das Lösemittel koppeln sich jeweils aus. Die Palette wird somit in den ersten Betriebszustand versetzt und auf die Beförderungseinrichtung abgesenkt.
Die Antriebsmittel der Positioniereinrichtung, die zum Bewegen der Halteelemente in die gewünschten Positionen dienen, können einen Motor umfassen, bevorzugterweise einen Schrittmotor, der einen Schneckenmechanismus mit einer präzisen Steuerung drehen kann, um ein Bauteil wie z.B. einen Arm, eine Schubstange (oder Hülse) oder einen Träger entlang der Schnecke an eine unbegrenzte Anzahl von Positionen innerhalb eines Bereiches zwischen den Extrempositionen vorzuschieben oder zurückzuziehen. Das Antriebsmittel erlaubt somit eine präzise automatische Einstellung der Halteelemente für eine große Anzahl von Werkstücken mit spezifischen, gleichartigen Abmessungen. Es sorgt weiterhin für ein übereinstimmendes Positionieren von Palette zu Palette bei identisch dimensionierten Werkstücken. Eine computergesteuerte Kontrolle des Antriebsmittels unterstützt die Automatisierung und Präzision des Vorganges.
Die Palette der vorliegenden Erfindung kann ferner mit einer Hubeinrichtung für das schnelle Anheben des Werkstückes ausgestattet sein, um es für die Bearbeitung zu einer Bearbeitungsstation zu überführen und das Werkstück nachfolgend zur Palette zurückzuführen. Diese Einrichtung verringert die zur Ausführung des Vorganges benötigte Zeit, verglichen mit der Zeit, die die Bearbeitungsstation benötigt, um den Vorgang auszuführen, während das Werkstück mittels der Palette gehalten wird.
Ein Mikroprozessor kann üblicherweise verwendet werden, um die fluchtende Ausrichtung und die Bewegung der Vielzahl von Elementen der Vorrichtung zu steuern, um die Abmessungen des Werkstückes und die vorherige Position der Halteelemente zu erkennen und um Bewegungen der Positioniereinrichtung zu steuern. Die modifizierten Paletten und die Positioniereinrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglichen somit schnelle, exakte und wiederholbare Einrichtvorgänge der Halteelemente der Werkstücke, unabhängig davon, ob die aufeinanderfolgenden Werkstücke gleiche oder unterschiedliche Abmessungen aufweisen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die obigen und andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden durch die Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu sehen ist, deutlicher, in denen sich die gleichen Referenzzeichen auf ähnliche Teile durchgängig beziehen und in denen:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer perspektivischen Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform der Palette der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Vorderansicht einer zusammengebauten Palette entlang einer Linie 2-2 der Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine Seitenansicht entlang einer Linie 3-3 der Fig. 2 ist;
Fig. 4 eine Seitenansicht im Schnitt entlang einer Linie 4-4 der Fig. 2 ist;
Fig. 5 eine Seitenansicht im Schnitt entlang einer Linie 5-5 der Fig. 2 ist;
Fig. 5a eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes der Fig. 5 ist;
Fig. 6 eine Vorderansicht einer Palette und einer Positioniereinrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 7 eine Seitenansicht im Schnitt entlang der Linie 7-7 der Fig. 6 ist;
Fig. 8 eine Seitenansicht im Schnitt entlang der Linie 8-8 der Fig. 6 ist;
Fig. 9 eine Vorderansicht einer perspektivischen Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform der Palette der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 10 eine Vorderansicht einer zusammengebauten Palette entlang einer Linie 10-10 der Fig. 9 ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1-8 umfaßt die erste Ausführungsform dieser Erfindung eine Palette 10 und eine Positioniereinrichtung 11. Die Palette 10 beinhaltet eine Platte 9, die an einer Basis 1 befestigt ist, die ihrerseits für die Berührung mit einem Paar Förderbänder 2 für den Transport zwischen den Bearbeitungsstationen ausgelegt ist. Die Basis 1 und die Platte 9 weisen entsprechende Löcher auf, die zumindest teilweise übereinander liegen, um eine Öffnung 4 durch die Palette 10 zu bilden. Die Palette 10 umfaßt weiterhin eine Führung 12, die an der Platte 9 und an den auf der Führung 12 verschiebbar befestigten Halteelementen 13 und 15 befestigt ist. In der nachfolgenden Diskussion werden zwei Halteelemente beschrieben, die einen im wesentlichen ähnlichen Aufbau aufweisen und die zueinander spiegelbildlich sind. Entsprechend wird die Diskussion sich von Zeit zu Zeit auf beide Halteelemente getrennt, d.h. Element A und B, wobei A einem Element eines Halteelementes entspricht und wobei B demselben Element des anderen Halteelementes entspricht, und sich andererseits nur auf eines der Halteelemente beziehen. Es ist jedoch ersichtlich, daß in alternativen Ausführungsformen mehr als zwei, einen ähnlichen Aufbau aufweisende Halteelemente verwendet werden können.
Halteelemente 13 und 15 weisen entsprechende Haltearme 14 und 16 auf, die vorbereitet sind, ein Werkstück 17 zu tragen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Werkstück 17 einen Läufer für einen elektrischen Motor und die Läufer für Maschinen einer Fertigungsstraße.
Bezugnehmend auf die Figuren 1 und 4-5 ist die Führung 12 ein Längsbauteil. Zwei Stifte 21 sind an der Führung 12 befestigt, bevorzugterweise durch eine Gewindeverbindung und mit einem Stift, der in der Nähe von jedem Ende der Führung 12 angeordnet ist. Die Stifte 21 führen durch entsprechende Bohrungen 22 in der Platte 9 und erstrecken sich in entsprechende Aufnahmen 23 in der Basis 1. Die Enden der Stifte 21 in den Aufnahmen 23 sind mit Gewinde versehen.
Die Federn 25 befinden sich über den Stiften 21 in den Aufnahmen 23, und Muttern 26 sind über die Enden der Stifte 21 in die Aufnahmen geschraubt, wodurch die Federn 25 zwischen der Platte 9 und den Muttern 26 befestigt werden. Die Federn 25 verursachen, daß die Stifte 21 die Führungen 12 gegen die Platte 9 drücken. Die Spannung der Federn 25 kann durch Schrauben der Muttern 26 auf den Stiften 21 ausgewählt werden, um die Vorspannungskraft voreinzustellen, die die Führung 12 gegen die Palette 10 drückt. Die Federn 25 sind bevorzugterweise Tellerfedern herkömmlicher Bauart, die in der Lage sind, eine passende Vorspannungskraft auszuüben. In einer bevorzugten Ausführungsform wurde eine Vorspannkraft von ungefähr 20 kg (44 Pfund) als passend angesehen. Wenn mehr als ein lösbares Befestigungsmittel verwendet wird, wird die gesamte Kraft gleichmäßig auf jedes Mittel aufgeteilt, d.h. für zwei einzelne, von einander beabstandeten Tellerfedern, würde jede Feder ungefähr 10 kg (22 Pfund) an Spannkraft zur Verfügung stellen.
Halteelemente 13 und 15 weisen entsprechende Gleitklötze 30 und 40, Tragflächen 32 und 42, Tragflächen 34 und 44 und Tragflächen 36 und 46 auf. Bezugnehmend zu den Figuren 1 und 4-5 beinhalten die Gleitklötze 30 und 40 ein Gehäuse, das angepaßt ist, um über eine Längsführung 12 in Form einer Spielpassung zu passen, wie es nachfolgend beschrieben ist. Der innere Aufbau der Gleitabschnitte ist bevorzugterweise ein weibliches Komplement des männlichen Führungsaufbaus 12. Die Gleitklötze 30 und 40 und die Tragflächen 32, 34 und 36 und 42, 44 und 46 sind bevorzugterweise lang und weit genug, um einen Abschnitt der Führung 12 oder der Palettenplatte 9 zu berühren, um in deren vorgesehenen Sicherungs- und Gleitfunktion stabil zu sein.
Tragflächen 32 und 42 sind ausgelegt, um eine gegenüberliegende Tragfläche auf der Platte 9 zu berühren. Wenn die Palette sich in ihrem ersten Betriebszustand befindet, wirken die Federn 25 auf die Führung 12 ein, um die Tragflächen 32 und 42 der Halteelemente 13 und 15 auf der Platte 9 mit ausreichender Kraft festzuhalten, dessen Reibung die Halteelemente davor bewahrt, daß sie sich entlang der Führung 12 oder der Platte 9 bewegen, egal ob die Halteelemente ein Werkstück tragen oder nicht. Es ist klar, daß die Reibungskraft ausreichend sein muß, um eine unbeabsichtigte und versehentliche Bewegung der Halteelemente zu verhindern; diese können hervorgerufen werden, daß diese in der Anlagenumgebung der Fertigungsstraße integriert sind und Vibrationen, Beschleunigungen, Abbremsungen, Wendekurven, wiederholtem Beladen und Entladen der Werkstücke und bestimmten weiteren zu erwartenden Kräften ausgesetzt sind, die parallel zur Führungsachse ausgeübt werden. Angemessene Reibungskräfte liegen in einem Bereich von ungefähr 6,8 kg (15 Pfund) für jedes Halteelement. Die Basis der Führung 12 kann sich in Kontakt mit der Palettenplatte 9 in dem ersten Betriebszustand befinden oder nicht. Wenn sich die Palette in dem zweiten Betriebszustand befindet, können die Tragflächen 32 und 42 über die Platte 9 gleiten, egal ob die Tragflächen 32 und 42 sich in Kontakt mit der Platte 9 während einer solchen Bewegung befinden oder nicht.
Tragflächen 34 und 44 sind ausgelegt, um die Führung 12 zu kontaktieren. Wenn die Palette sich in dem ersten Betriebszustand befindet, zwingen die, auf die Führung 12 durch die Federn 25 ausgeübten Kräfte die Führung 12 auf die Tragflächen 34 und 44, deren Kräfte wiederum die Tragflächen 32 und 42 in reibschlüssigen Kontakt mit der Platte 9 bringen. Wenn die Palette sich in dem zweiten Betriebszustand befindet, können die Tragflächen 34 und 44 über oder entlang der Führung 12 gleiten, egal ob die Führungsflächen 34 und 44 sich in Kontakt mit der Führung 12 während einer solchen Bewegung befinden oder nicht.
Die Tragflächen 36 und 46 sind ausgelegt, um die oberste Fläche 28 der Führung 12 zu kontaktieren, die bevorzugterweise eine Tragfläche ist. Wenn die Palette sich in dem ersten Betriebszustand befindet, befinden sich die Tragflächen 36 und 46 bevorzugterweise nicht in Kontakt mit der obersten Fläche 28 der Führung 12. Wenn sich die Palette in dem zweiten Betriebszustand befindet, können die Tragflächen sich in Kontakt mit der Fläche 28 der Führung 12 befinden und dafür ausgelegt sein, während einer Bewegung der Halteelemente dort entlang zu gleiten.
In der bevorzugten Ausführungsform weist die Führung 12 eine T-förmige Konfiguration auf, die einen Stegbereich 50 mit einer vertikalen Achse, einen Querflanschbereich 52 mit einer horizontalen Achse, der an dem Steg 50 anliegt, und ein Paar Abstreifer 54 aufweist, die sich von den Enden des Querflansches 52 ausgehend erstrecken, und die Gleitklötze 30 und 40 der Halteelemente 13 und 15 aufweist, von denen jeder ein paar Abstreifer 31 und 41 aufweist, die zwischen die entsprechenden Führungsabstreifer 54 passen. Der Querflansch 52 beinhaltet die oberste Fläche 28 gegenüber des Steges 50. Jeder der Abstreifer 54 beinhaltet Tragflächen 56, die relativ zur Stegachse 50 unter einem Winkel geneigt sind, der bevorzugterweise zwischen 0º und 90º und bei einem spitzen Winkel von ungefähr 20º relativ zur vertikalen Achse des Steges 50 liegt. Die Gleitflächenabstreifer 31 und 41 weisen ebenfalls Tragflächen 38 und 48 auf, die auf gegenüberliegenden Seiten des Steges 50 der Führung 12 angeordnet sind, und die relativ zur Stegachse geneigt sein können. Die geneigten Führungsflächen 56 sind somit ausgelegt, um die Tragflächen 34 und 44 der Halteelemente 13 und 15 zu berühren und um die Halteelemente 13 und 15 mit einer reibschlüssigen Verbindung auf der Führung 12 und der Platte 9 in dem ersten Betriebszustand festzuhalten.
Um die Palette in den zweiten Betriebszustand zu versetzen, so daß die Halteelemente 13 und 15 bewegt werden können, wird eine äußere Kraft auf jeden der Stifte 21 (oder auf die Muttern 26, abhängig davon, welches Element dem Lösemittel gegenüberliegt) ausgeübt, die ausreichend ist, um der Vorspannkraft der Federn 25 entgegenzuwirken, so daß die Reibung zwischen den Tragflächen der Platte 9, der Führung 12 und den Gleitabschnitte 30 und 40 der Halteelemente ausreichend reduziert wird, daß die Halteelemente manuell oder automatisch über die Führung 12 und entlang der Führung 12 und der Platte 9 an die gewünschten Positionen geschoben werden können. Bevorzugterweise entspricht solch eine externe Kraft exakt der Vorspannkraft, obwohl sie leicht größer oder kleiner als die Vorspannkraft sein könnte. Somit üben die lösbaren Befestigungsmittel eine Kraft von 20 kg (44 Pfund) aus, um die Führung auf den Halteelementen in dem ersten Betriebszustand festzuhalten, wobei die Lösemittel eine Kraft von 20 kg (44 Pfund) entgegen der Vorspannkraft ausüben, um die Palette in den zweiten Betriebszustand zu versetzen. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Palette und die Führung aus Metall hergestellt, wie z.B. Stahl, und die Halteelemente werden aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, wie z.B. Nylon oder Delrin, das ungefähr 20% Glas enthält. Demzufolge können die durch die lösbaren Befestigungsmittel und Lösemittel ausgeübten Kräfte justiert werden, um eine ausreichende Steuerung oder Bewegung der Halteelemente zur Verfügung zu stellen, ohne dabei einen übermäßigen Verschleiß des der Gleitberührung ausgesetzten Materials hervorzurufen.
Eine äußere Kraft kann durch ein Lösemittel, wie nachfolgend beschrieben, oder manuell unter Verwendung eines geeigneten Werkzeuges ausgeübt werden. In der zuletzt genannten Betrachtung kann eine Nut (nicht gezeigt) zwischen einem Ende der Führung 12 und der Platte 9 zur Aufnahme einer Getriebeeinrichtung zur Verfügung gestellt werden, wie z.B. eines Hebelarmes, der verwendet werden kann, um die Führung 12 ein Stück von der Platte weg zu hebeln, um eine manuelle Bewegung der Halteelemente 13 und 15 zu erlauben.
Die Gleitklötze 30 und 40 der Halteelemente 13 und 15 sind auf der Führung 12 mit einer Spielpassung befestigt. Die mechanischen Toleranzen liegen in dem Bereich von 0,1 bis 0,2 mm, so daß die kleinsten Zwischenräume zwischen den Tragflächen ungefähr 0,1 mm zwischen den Tragflächen 38 und 48 der Gleitklötze 30 und 40 und den gegenüberliegenden Seiten des Steges 50 der Führung 12 betragen. Diese Toleranz ermöglicht eine Bewegung der Halteelemente 13 und 15 entlang der Führung 12, noch genauer eine Bewegung, die durch den Steg 50 geführt wird, wenn die Palette sich in dem zweiten Betriebszustand befindet, ohne die Halteelemente entgleisen zu lassen.
Bezugnehmend auf die Figuren 9 und 10 bestehen in einer alternativen Ausführungsform die Mittel zum lösbaren Befestigen der Führung 12' an der Palette 10' aus einer Kombination von einem einzelnen Stift 21', einer Feder 25' und einer Mutter 26', die in der selben Weise angeordnet sind, wie sie in Verbindung mit der in den Figuren 1-8 dargestellten Ausführungsform angeordnet sind. In dieser alternativen Ausführungsform wird ein Mittel zum Verhindern einer Drehung der Führung 12 zur Verfügung gestellt, wenn sich die Palette in dem zweiten Betriebszustand befindet. Zum Beispiel werden ein paar Positionierstifte 29 an der Führung 12' befestigt, die bevorzugterweise durch ein Gewinde miteinander verbunden sind, und die ausgelegt sind, um durch entsprechende Bohrungen 29A in der Platte 9' der Palette 10' zu ragen. Die Stifte 29 sind ausgelegt, um sich in den Bohrungen 29A hin- und herzubewegen und sind dafür vorgesehen, die Führung 12' passend auf der Palette 10' ausgerichtet zu halten, wenn die Palette 10' sich in dem zweiten Betriebszustand befindet. Der Stift 21' ist bevorzugterweise unter dem Massenschwerpunkt der Führung 12' positioniert, um die unterschiedlichen Drehmomente besser aufzunehmen, die die Halteelemente 13' und 15' auf den Stift 21' ausüben, wenn die Halteelemente entlang der Führung 12' innerhalb ihres maximalen Bewegungsbereiches bewegt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Werkstück 17 über der Öffnung 4 während des Transportes aufgehängt. Die Öffnung 4 erlaubt das Passieren einer Hubeinrichtung durch die Öffnung, um das Werkstück 17 von der Palette 10 von unten in eine Bearbeitungsstation oder von der Fertigungsstraße anzuheben. Das Werkstück 17 wird auf den Halteelementen 13 und 15 auf V-förmigen Sitzelementen 60 und 70 getragen.
Bezugnehmend auf die Figuren 1, 4-5 und 9 sind die V-förmigen Sitzelemente 60 und 70 lösbar mit den Armen 14 und 16 der Halteelemente 13 und 15 verbunden. Die V- förmigen Sitzelemente 60 und 70 beinhalten zusätzlich zum V-förmigen Sitzbereich, der zum Tragen der Werkstücke 17 dient, federnde Führungsmittel 64 und 74. Jedes Führungsmittel beinhaltet ein paar federnde Flansche 69, die durch einen Abstand 79 von einander getrennt sind. Der Abstand 79 liegt bevorzugterweise im Bereich von ungefähr 2,0 mm bis 4,0mm.
Die Arme 14 und 16 der Halteelemente enthalten jeweils Abschnitte mit Ausschnitten (siehe z.B. den Ausschnitt 72 in Fig. 1), eine Aufnahme für federnde Führungsmittel (siehe Führungsmittel 74 in Fig. 1) der V- förmigen Sitzelemente 60 und 70. Die Abmessungen der Ausschnitte werden so ausgewählt, daß die federnden Führungsmittel mittels einer reibschlüssigen Verbindung in diesen gehalten werden. Insbesondere ist der Abstand zwischen den äußersten Flächen eines Flanschpaares 69 größer, als die entsprechende Abmessung der Aufnahme. Somit werden die Flanschpaare 69, wenn sie eingesetzt sind, zusammengedrückt und mittels Reibung in den Ausschnitten zurückgehalten. Die Flansche 69 können weiterhin mit Vorsprüngen auf ihren entsprechenden Außenseiten versehen werden, die in entsprechende Kerben in den Ausschnitten (siehe z.B. Kerben 73 im Ausschnitt 72) passen. Dies erleichtert das Zentrieren und Sichern der V-förmigen Sitzelemente 60 und 70 in den Halteelementen 13 und 15 für ein präzises Einstellen der V-förmigen Sitze relativ zur gewünschten Position ihrer entsprechenden Halteelemente.
Ein Vorteil der Verwendung von V-förmigen Sitzelementen mit federnden Führungsmitteln, die reibschlüssig mit den Halteelementen verbunden sind, liegt darin, daß ein schnelles Auswechseln der V-förmigen Sitzelemente ermöglicht wird, wenn die abgenutzten Elemente ausgetauscht oder unterschiedliche Sitzelemente verwendet werden müssen. Die Sitzelemente können unterschiedlich geformt und unterschiedlich groß sein, um verschiedene Werkstückkonfigurationen aufnehmen zu können, wie z.B. die Schaftdurchmesser der Läufer, die Schaftlängen und das Außenmaß des Läufers. Die federnden Elemente helfen somit Zeit und Geld zu sparen, indem die Stillstandzeit zum Wechseln der Halteelemente verringert wird.
Bezugnehmend zu den Figuren 6 - 8 ist ein Lösemittel 100 dargestellt. Das Lösemittel 100 ist ausgelegt, um die Mittel zum lösbaren Befestigen der Halteelemente an der Palette zu berühren, um die Palette in den zweiten Betriebszustand zu versetzten. Für jedes lösbare Mittel existiert bevorzugterweise ein Lösemittel 100.
In der vorstehend genannten bevorzugten Ausführungsform der Palette 10, in der jede Palette 10 Mittel zum lösbaren Befestigen der Halteelemente an derselben aufweist, die Federn 25 enthalten, die zwischen der Platte 9 und der Mutter 26 eingeschlossen sind und den Stift 21 umschließen, um die Halteelemente auf die Platte 9 zu drücken, ist z.B. jedes Lösemittel 100 ausgelegt, um einen Stift 21 oder die Mutter 26 und die Druckfeder 25 zu berühren, währenddessen sie der Vorspannkraft entgegenwirken und die durch die Führung 12 auf die Halteelemente 13 und 15 ausgeübten Kräfte verringern. Die Betätigung der Lösemittel 100 versetzt die Palette 10 somit in den zweiten Betriebszustand, so daß die Halteelemente verschoben werden können. Solch ein Lösemittel 100 ist bevorzugterweise ein linearer Stellantrieb, der ein Pneumatikzylinder sein kann, der eine Schubstange aufweist. Es ist klar, daß die Lösemittel 100 verbunden sein können mit: (1) dem Palettenbeförderungssystem, in der Weise, daß diese stationär sind und die Paletten relativ zum Lösemittel in die Position bewegt werden, (2) einer Positioniereinrichtung, die relativ in die Nähe der Palette in Position bewegt wird, wenn die Palette und die Positioniereinrichtung bewegt werden, um in Eingriff gebracht zu werden (nicht dargestellt) oder mit (3) jeder Palette in der Weise, daß sie ein Teil der Palette ist.
Bezugnehmend zu den Figuren 6-8 beinhaltet die Positioniereinrichtung 11 Schubstangen 130 und 140, die in Kontakt mit den Tragflächen 138 und 148 stehen, um jeweils die Abschnitte 135 und 145 der Halteelemente 13 und 15 zu berühren, und die Arme 152 und 162, die Berührungsflächen 158 und 168 aufweisen, um die jeweiligen Abschnitte 154 und 164 der Halteelemente 13 und 15 - wie nachfolgend beschrieben - zu berühren. Die Schubstangen 130 und 140 sind jeweils mit den Pneumatikzylindern 134 und 144 verbunden. Diese Zylinder fahren die Schubstangen aus und ein.
Die Positioniereinrichtung 11 beinhaltet ebenfalls lineare Meßumformer 132 und 142, bevorzugterweise lineare Potentiometer, die jeweils mit den Schubstangen 130 und 140 durch Klammern 133 und 143 verbunden sind. Wenn somit die Zylinder 134 und 144 die Schubstangen 130 und 140 ausfahren und zurückziehen, kann der Abstand zwischen den Schubstangen und einer vordefinierten Ruhelage, d.h. ihrer äußersten Position in deren Bewegungsreichweite, überwacht und gemessen werden, indem die linearen Meßumformer 132 und 142 verwendet werden. Insbesondere erzeugt das Potentiometer ein Signal, das dem Wert des Ausfahrweges des Potentiometers entspricht, wobei das Signal in eine Entfernungsmessung, von der Ruhelage ausgehend, umgewandelt werden kann. Die Pneumatikzylinder 134 und 144 und die linearen Meßumformer 132 und 142 sind mit einem Rahmen 105 der Positioniereinrichtung verbunden.
Die Positioniereinrichtung 11 beinhaltet ebenfalls Arme 152 und 162, die von den Führungen 150 und 160 schwebend gehalten werden, die wiederum auf mit Gewinde versehenen Stangen 151 und 161 befestigt sind. Die Stangen 151 und 161 sind in Lagern 153 und 163 im Rahmen 105 befestigt und sind bevorzugterweise in axialer Richtung parallel zueinander und zur Achse der Führung 12 einer Palette ausgerichtet, die einzustellende Halteelemente 13 und 15 aufweist. Die Stangen 151 und 161 sind mit den Antriebsmitteln 156 und 166 durch eine herkömmliche Keilriemenanordnung 155 und 165 verbunden. Die Antriebsmittel 156 und 166 bestehen bevorzugterweise aus herkömmlichen Gleichstrommotoren, die einen Umsetzer aufweisen, so daß die Stangen 151 und 161 unabhängig voneinander gedreht werden können, um die Arme 152 und 162 präzise in jede gewünschte Stellung entlang der Achse der Stangen 151 bzw. 161 positionieren zu können. Bevorzugte Motoren beinhalten das vorher erwähnte Modell R220, das von Parvex hergestellt wird. Die Gleichstrommotoren werden bevorzugterweise wie herkömmlich durch einen Mikroprozessor gesteuert.
Im Betrieb befindet sich die Positioniereinrichtung 11 in einem Ruhezustand, bei dem die Schubstangen 130 und 140 an einem Ende ihrer äußersten Bewegungsreichweite angeordnet sind, bevorzugterweise so weit wie möglich entfernt, und die Arme 152 und 162 sind an einem Ende ihrer äußersten Bewegungsreichweite angeordnet, bevorzugterweise so nah zusammen wie möglich. Eine Palette 10 wird in die Nähe einer Positioniereinrichtung 11 gebracht. Die Positioniereinrichtung 11 ist mit einer Vielzahl von Stangen 110 versehen, z.B. drei Stangen (wobei nur eine Stange in den Figuren 7-8 gezeigt ist), die voneinander beabstandet sind, um die Palette 10 zu berühren. Die Stangen 110 stellen einen Stopper zur Verfügung, um die Palette in der passenden Position und ebenen Ausrichtung relativ zur Positioniereinrichtung für den automatischen Einstellvorgang zu fixieren.
Sobald sich die Palette in der gewünschten Position befindet, werden die Zylinder 134 und 144 betätigt, um auszufahren, bis die Berührungsflächen 138 und 148 jeweils die äußeren Abschnitte 135 und 145 der Halteelemente 13 und 15 der Palette 10 berühren. Die Zylinder sind mit einem Luftdruck von 2 bis 3 bar beaufschlagt, um die Berührungsflächen auszufahren, die die Halteelemente berühren. Es ist klar, daß die Zylinder unabhängig voneinander betätigt werden, und daß die Berührungsflächen der Schubstangen ihre entsprechenden Halteelemente nicht gleichzeitig berühren. Sobald der Kontakt hergestellt wurde, sorgen die linearen Meßumformer 132 und 142 für entsprechende Signale, die dem Abstand der Halteelemente, von der Ruheposition der entsprechenden Schubstangen ausgehend, entsprechen. Diese Werte werden von dem Mikroprozessor weiterverarbeitet, um die Position der Halteelemente zu bestimmen. Diese bestimmten Positionen werden dann mit den gewünschten Positionen für das ausgewählten Werkstück 17 verglichen, das von der Palette getragen werden soll, dessen Werkstückspezifikation dem Mikroprozessor getrennt zur Verfügung gestellt wird.
Der Mikroprozessor kann dann bestimmen, ob die Halteelemente sich in ihren gewünschten Positionen befinden oder nicht. Falls sie sich dort befinden, wird die Palette anschließend von der Positioniereinrichtung entkoppelt und zur Fertigungsstraße zurückgeführt, um das ausgewählte Werkstück aufzunehmen. Falls die Halteelemente sich nicht in den gewünschten Positionen befinden, werden in der bevorzugten Ausführungsform die Lösemittel 100 betätigt, um die Palette in den zweiten Betriebszustand zu versetzen, indem die Federn 25 zusammengedrückt werden und optional, indem die Führungen 12 weg von der Palettenplatte 9 gedrängt werden, und die Zylinder 134 und 144 weiter unabhängig voneinander betätigt werden, um die Schubstangen 130 und 140 zum anderen Ende ihrer jeweiligen Bewegungsreichweite, d.h. so nah wie möglich zusammen auszufahren. Für diesen Vorgang benötigen die Zylinder einen Luftdruck von ungefähr 5 bis 6 bar, um die Halteelemente zu bewegen.
Im Anschluß werden die Schubstangen 130 und 140 (und die zugehörigen Potentiometereinrichtungen 132 und 142) vollständig in ihre entsprechenden Ruhepositionen zurückgezogen. Dieser Vorgang verschiebt die Halteelemente in Referenzpositionen c und c', wo sie, wenn sie nicht in Kontakt sind, in der Nähe mit den Armen 152 und 162 gehalten werden. In dieser Ausführungsform müssen jedesmal die Halteelemente einjustiert werden, wobei sie zuerst zu den Referenzpositionen c und c' geschoben werden, die einem Minnimalabstand zwischen den Halteelementen entsprichen.
Anschließend an die Bewegung der Halteelemente in die Referenzpositionen c und c' werden die Gleichstrommotoren 156 und 166 unabhängig voneinander unter der Steuerung des Mikroprozessors angetrieben, um die mit Gewinde versehenen Stangen 151 und 161 zu den Armen 152 und 162 zu drehen, um die Abschnitte 154 und 164 der Halteelemente 13 und 15 zu berühren und um die Halteelemente in entgegengesetzten Richtungen entlang der Führung 12 in ihre gewünschten Positionen auf der Palette 10 zu verschieben. Sobald die Halteelemente sich in den gewünschten Position befinden, werden die Lösemittel 100 betätigt, um die Stifte 21 oder die Muttern 26 herauszuziehen und zu lösen, so daß die Führung 12 die Halteelemente 13 und 15 auf die Platte 9 zu drücken, um die Halteelemente in Position festzuhalten, wodurch die Palette 10 in den ersten Betriebszustand versetzt wird, bei dem die Halteelemente sich in den eingestellten, gewünschten Positionen befinden.
In einer bevorzugten Ausführungsform üben die Pneumatikzylinder 134 und 144 eine erste Kraft aus, die kleiner als die Reibungskraft ist, die die Halteelemente 13 und 15 in Position halten, wenn sich die Palette in dem ersten Betriebszustand befindet, und eine zweite Kraft, die größer als die Reibungskraft ist, falls es irgendeine Kraft gibt, die die Halteelemente 13 und 15 auf der Palette 10 festhält, wenn die Palette sich in dem zweiten Betriebszustand befindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird jedes Lösemittel 100 betätigt, um den Stift 21 und die Führung 12 ein Stück anzuheben, um die vorherrschende Reibungskraft, die auf die Halteelemente 13 und 15 einwirkt und die durch die Kraft der Federn 25 hervorgerufen wird, ausreichend aufzuheben. Zusätzlich weisen die Toleranzen zwischen der Führung 12 und dem Inneren der Führungsabschnitte 30 und 40 der Halteelemente ein Spiel auf, so daß die Bewegung der Führung 12 im wesentlichen innerhalb der Abschnitte 30 und 40 begrenzt ist. Somit ist der Abstand, mit dem die Führung angehoben wird, bevorzugterweise nicht so groß, daß (1) die Spitze der Führung 12 die Halteelemente berührt oder daß (2) die Führung, insbesondere die Tragflächen 32 und 42, die Halteelemente 13 und 15 um einen wünschenswerten Abstand von der Platte 9 anhebt, beispielsweise um weniger als ungefähr 3 mm. Der Abstand wird bevorzugterweise minimiert, so daß keinerlei Abfallmaterialien, die im Zusammenhang mit einer maschinellen Läuferproduktionslinie auftreten, zwischen Halteelemente und Palette gelangen können und so daß durch eine Bewegung der Halteelemente entlang der Führung jegliches Abfallmaterial aus dem Weg geschoben wird.
Die Palette 10 kann eine Öffnung aufweisen, die ausgelegt ist, um es einer Hubkolbeneinrichtung zu ermöglichen, das Werkstück 17 von der Palette 10 auf eine Bearbeitungsstation anzuheben, und anschließend das Werkstück in seine Ruheposition zurück zum Transport abzusenken. Alternativ dazu kann die Bearbeitungsstation Greifermittel zum Ergreifen des Werkstückes von oben beinhalten, um das Werkstück zur und von der Bearbeitungsstation zu befördern.
Ein Fachmann wird es begrüßen, daß die vorliegende Erfindung auf andere als auf die beschriebenen Ausführungsformen angewendet werden kann, die zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht zur Begrenzung dargestellt worden sind, so daß die vorliegende Erfindung ausschließlich durch die folgenden Ansprüche eingeschränkt wird.

Claims

1. Palette (10) zum Tragen eines Werkstückes (17), das ausgewählte Abmessungen aufweist, in einer Palettenbeförderungslinie, umfassend:

eine Platte (9), die eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist;

ein Längsführungsbauteil (12);

erste und zweite Halteelemente (13, 15) zum Halten des ausgewählten Werkstückes, wobei die ersten und zweiten Halteelemente zum Bewegen entlang des Längsführungsbauteiles befestigt sind;

die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß:

das Längsführungsbauteil (12) lösbar auf der Palette befestigt ist, um die Halteelemente (13, 15) an Positionen zu befestigen, die den ausgewählten Abmessungen entsprechen; und jedes sowohl das erste als auch das zweite Halteelement weist eine erste Tragfläche (32, 42) auf, um die erste Oberfläche der Palette zu berühren, und weist eine zweite Tragfläche (34, 44) auf, so daß die zweite Tragfläche zwischen dem lösbaren Längsführungsbauteil (12) und der ersten Oberfläche der Palette angeordnet ist und die erste Tragfläche (32, 42) in der Nähe der ersten Palettenoberfläche angeordnet ist;

und daß die Palette desweiteren umfaßt Einrichtungen (21, 25, 26, 100) zum lösbaren Befestigen des Längsführungsbauteiles (12) auf der Palette, umfassend eine erste Einrichtung (25) zum Ausüben einer ersten Kraft, um die ersten Tragflächen (32, 42) der Halteelemente in Kontakt mit der ersten Oberfläche der Palette zu zwingen, um die Halteelemente auf der Palette mit einer reibschlüssigen Verbindung zu befestigen; die Einrichtungen (21, 25, 26, 100) zum lösbaren Befestigen des Längsführungsbauteiles (12) auf der Palette umfassen desweiteren eine zweite Einrichtung (100) zum Ausüben einer zweiten Kraft, die zum Kompensieren der ersten Kraft ausgeübt wird, um die ersten Tragflächen (32, 42) und die zweiten Tragflächen (34, 44) relativ zum Längsführungsbauteil (12) und zur ersten Oberfläche der Palette zu verschieben.

2. Palette nach Anspruch 1, bei der das Längsführungsbauteil desweiteren einen Längsabstreifer (54) umfaßt, der sich entlang und vom Längsführungsbauteil ausgehend erstreckt, um die zweiten Tragflächen der ersten und zweiten Halteelemente (13, 15) zu berühren, wenn die erste Einrichtung (25) die erste Kraft ausübt.

3. Palette nach Anspruch 1, bei der das Längsführungsbauteil (12) desweiteren ein Längselement umfaßt, das einen T-förmigen Querschnitt aufweist, der einen Steg (50) und einen Querflansch (52) beinhaltet, wobei jede der ersten und zweiten Halteelemente desweiteren eine Öffnung umfassen, wobei die zweiten Tragflächen (34, 44) sich innerhalb der Öffnung befinden, an denen die ersten und zweiten Halteelemente (13, 15) zur Bewegung entlang des Längsführungsbauteiles befestigt sind, so daß der Querflansch (52) des Längsführungsbauteiles innerhalb der Aufnahmen der Halteelementöffnungen angeordnet ist, wodurch, wenn die erste Einrichtung (25) die erste Kraft ausübt, der Querflansch die zweiten Tragflächen (34, 44) der Halteelemente berührt, um einen Kontakt der ersten Tragflächen (32, 42) der Halteelemente mit der ersten Oberfläche der Palette zu erzwingen, um die Halteelemente auf der Palette mittels einer reibschlüssigen Verbindung zu befestigen.

4. Palette nach Anspruch 3, bei der der Querflansch (52) eine Achse aufweist und desweiteren ein erstes Ende und ein zweites Ende umfaßt, wobei jedes der ersten und zweiten Querflanschenden Vorsprünge (54) aufweist, die eine dritte Tragfläche (56) beinhalten, die in einem spitzen Winkel im Bereich von ungefähr 60 bis 80 Grad relativ zur Achse des Querflansches (52) liegt, wobei die dritte Tragfläche (56) zum Berühren der Halteelemente eingesetzt wird, um die Halteelemente auf dem Längsführungsbauteil (12) und der ersten Oberfläche der Palette zu befestigen.

5. Palette nach Anspruch 1, bei der die erste Einrichtung (25) ein Federelement (25) umfaßt, das das Längsführungsbauteil und die Palette verbindet; und bei der die zweite Einrichtung (100) zum Ausüben einer zweiten Kraft eine Schubantriebseinrichtung umfaßt.

6. Palette nach Anspruch 5, bei der die Palette desweiteren eine Öffnung (22) umfaßt, die die erste und zweite Oberfläche der Palette durchdringt und bei der die erste Einrichtung (25) der lösbaren Befestigungseinrichtungen desweiteren einen Stift (21) und eine Verschlußdeckel (26) umfaßt, wobei der Stift durch die Öffnung in der Platte hindurchpaßt und ein erstes Ende aufweist, das an dem Steg (50) des Längsführungsbauteiles angebracht ist, und ein zweites Ende aufweist, das sich über die zweite Oberfläche der Platte hinausgehend erstreckt, wobei der Verschlußdeckel (26) an dem zweiten Ende des Stiftes (21) angebracht ist, so daß das Federelement (25) die erste Kraft zwischen dem Verschlußdeckel und der zweiten Oberfläche der Palette ausübt.

7. Palette nach Anspruch 6, bei der der Stift (21) desweiteren zum Hin- und Herbewegen innerhalb der Öffnung (22) der Palette als Reaktion auf die zweite Kraft eingesetzt wird, wobei die Hin- und Herbewegung das Längsführungsbauteil relativ zur ersten Oberfläche der Platte bewegt.

8. Palette nach Anspruch 7, bei der das Federelement (25) eine Scheibenfeder ist, die den Stift (21) umringt, wobei das zweite Ende des Stiftes mit Gewinde versehen ist und bei der der Verschlußdeckel (26) desweiteren eine Mutter umfaßt, bei der die erste Kraft, die durch die Feder ausgeübt wird, durch Drehen der Mutter am zweiten Ende eingestellt werden kann.

9. Palette nach Anspruch 8, bei der diese desweiteren eine Einrichtung (29) umfaßt, die das Längsführungsbauteil davon abhält, sich um den Stift (21) zu drehen, wenn sich das Befestigungsmittel im zweiten Zustand befindet.

10. Palette nach Anspruch 1, bei der das Längsführungsbauteil (12) mit zwei gegenüberliegenden Enden versehen ist, von denen jedes ein entsprechend lösbares Befestigungsmittel aufweist.

11. Palette nach Anspruch 1, bei der jedes der ersten und zweiten Halteelemente desweiteren entsprechende erste und zweite Aufnahmen (64, 74) umfaßt, wobei jede Aufnahme eine Tiefe und Breite aufweist; die Vorrichtung umfaßt desweiteren ein erstes Lagerelement und ein zweites Lagerelement (60, 70), um das ausgewählte Werkstück dazwischen zu tragen, wobei die Lagerelemente so angepaßt sind, daß sie in die jeweiligen Aufnahmen mit Reibschluß hineinpassen.

12. Palette nach Anspruch 11, bei der jedes der Lagerelemente einen ersten und einen zweiten Flansch (69) umfaßt, der sich im wesentlichen parallel und in Übereinanderlagerung vom Lagerelement erstreckt, wobei die Flansche paarweise angeordnet sind und eine innere und äußere Oberfläche aufweisen, wobei jedes Paar der ersten und zweiten Flansche durch einen Zwischenraum (79) voneinander getrennt sind, elastisch sind und eine äußere Fläche aufweisen, die in einem Abstand davon entfernt angeordnet ist, der größer ist, als die Breite der Aufnahme, so daß ein Einsetzen der Flansche in die Aufnahme eine reibschlüssige Passung gewährleistet.

13. Palette nach Anspruch 12, bei der jede der äußeren Flanschoberflächen desweiteren einen Vorsprung umfaßt und bei der jede der Aufnahmen desweiteren eine Kerbe umfaßt, wobei die Flanschvorsprünge in eine Aufnahmekerbe (73) passen, um die Lagerelemente genau einzupassen.