DE9104557U1 - Vorrichtung zum Transport und zur Übergabe von Werkstückträgern in vernetzten Transfersystemen mit Linearachsen - Google Patents
Vorrichtung zum Transport und zur Übergabe von Werkstückträgern in vernetzten Transfersystemen mit LinearachsenInfo
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Description
Prof. Dr.-Ing. Werner Weinert
Eichköpfelweg 9
6101 Modautal 3
Ortsteil Allertshofen
Eichköpfelweg 9
6101 Modautal 3
Ortsteil Allertshofen
10.01.1991
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der es möglich ist, Werkstücke schnell zwischen Werkzeugmaschinen,
Montagestationen, Stapelstrecken und konventionellen Förderern hin und her zu bewegen, die durch Linearachsen miteinander verkettet
sind. Für diese Zwecke sind NC-Linearachsen (Numeric Controlled) bislang nicht angewandt worden, weil die hierfür notwendigen
Transport- und übergabevorrichtung fehlten.
Solche zahnriemengetriebenen NC-Linearachsen bestehen aus einem Führungsprofil als Schiene und einem daran geführten Schlitten zur
Werkstückaufnahme. Es werden aber auch andere Antriebsmittel benutzt, wie z.B. Gewindespindeln, Ketten, Gurte und Sonderketten.
Hierbei sind die maximal ereichbaren Transportgeschwindigkeiten abhängig vom System, bzw. vom Antriebsmittel. Die mit diesen
Mitteln ausgestatteten Systeme erreichen maximal 0,2 m/s. Zahnriemenantriebe für die Schlittenbewegung ermöglichen dagegen
Geschwindigkeiten bis etwa 5 m/s, Beschleunigungen bis 10 m/ea und
Positioniergenauigkeiten bis etwa 0,2 mm.
Solche zahnriemengetriebenen NC-Linearachsen werden zur Zeit ausschließlich für Handhabungsgeräte und kartesische Roboter
eingesetzt.
Bei den meisten mechanischen Fördersystemen sind die Werkstücke auf Werkstückträgern gehalten und werden von den oben genannten
Antriebsmittel entlang einer linearen Förderstrecke bewegt, die auch zu komplexen Transferstraßen vernetzt werden können. Die
Transferstraßen, auf denen die Werkstücke automatisch bewegt werden, unterteilt man in getaktete Transferstraßen, bei denen
die Taktzeit vom längsten Arbeitszyklus bestimmt wird und in nicht
getaktete Transferstraßen, die unabhängig von einem Arbeitszyklus arbeiten und somit flexibler in Bezug zum Materialfluß sind, wobei
Fertigung und Werkstückpufferung mit einzubeziehen sind.
Während bei getakteten Transferstraßen eine Materialflußstörung zum Stillstand der gesamten Anlage führt, bietet die nicht getaktete Transferstraße, d.h. die lose Verkettung, eine schnelle Beseitigung der Störung über die vorgesehenen Werkstückpufferstrecken.
Während bei getakteten Transferstraßen eine Materialflußstörung zum Stillstand der gesamten Anlage führt, bietet die nicht getaktete Transferstraße, d.h. die lose Verkettung, eine schnelle Beseitigung der Störung über die vorgesehenen Werkstückpufferstrecken.
Bei getakteten Systemen erfolgt in der Regel die Mitnahme des Werkstückträgers durch das Zugmittel formschlüssig als feste
Verbindung. Dies hat kinematische Auswirkungen auf den Bewegungsablauf des Zugmittels. Dadurch wird auch die Taktzeit
bestimmt.
Typische Ausführungsbeispiele für nicht getaktete Transferstraßen
sind Gurtförderer, bei denen die Werkstückträger direkt
reibschlüssig auf den Transportgurten mitbewegt werden. Deshalb ist es hierbei möglich, daß Werkstückträger an beliebigen Stellen
aufgestaut werden können, um von diesen Stellen aus eine Positionierung, Verzweigung, übergabe, o.ä. einzuleiten.
Die bekannten, linearen Förderstrecken ermöglichen den Transport eines Werkstückträgers im Taktbetrieb ödere mehrerer Werkstückträger im kontinuierlichen Betrieb. Hierbei werden Zusatzeinrichtungen, z.B. Weichen, Hubquer-Einrichtungen, Hubpositionier-Einheiten, Stapel-Einrichtungen und Ein/Ausschleuß-Vorrichtungen, u.ä. eingesetzt.
Die bekannten, linearen Förderstrecken ermöglichen den Transport eines Werkstückträgers im Taktbetrieb ödere mehrerer Werkstückträger im kontinuierlichen Betrieb. Hierbei werden Zusatzeinrichtungen, z.B. Weichen, Hubquer-Einrichtungen, Hubpositionier-Einheiten, Stapel-Einrichtungen und Ein/Ausschleuß-Vorrichtungen, u.ä. eingesetzt.
Zur Lösung von komplexen Materialflußaufgaben werden unter
Verwendung der erwähnten Baugruppen Transportstrecken unterschiedlicher Länge verkettet. Eine Steuerung sorgt im Rahmen
der Zielsteuerung für die Realisierung der logischen Abläufe. Hierzu werden Codiersysteme eingesetzt. Dabei wird jedem
Werkstückträger ein Code bezüglich seiner Wegstrecke mitgegeben, der an Wegverzweigungen gelesen und der Verzweigungsvorgang
automatisch eingeleitet wird. Als Codes können alle bekannten Codierungen, z.B. mechanische Nocken, Bar-, Magnetcodes, RAMs,
u.ä. verwendet werden.
Beim Einsatz linearer Förderstrecken innerhalb eines vernetzten Transportsystems müssen die Werkstückträger in definierten
Knotenpunkten von einer Strecke auf eine andere übergeben werden. Diese Knotenpunkte sind Schnittpunkte der Mittelachsen der
verwendeten Transportstrecken.
Konventionelle Förderstrecken arbeiten meist mit nicht reversiblen
Antrieben, so daß für eine Bewegungsrichtung eine komplette Systemeinheit benötigt wird. Ein erforderlicher Rücktransport des
Werkstückträgers zum Ausgangspunkt erfolgt entlang einer zweiten zusätzlichen Transporteinheit und verdoppelt dadurch den
Systemaufwand.
Die zuvor erwähnten NC-Linearachsen nutzen den im Führungsprofil
angeordneten Zahnriemen, dessen beide Trums entgegengesetzte Bewegungsrichtungen haben. Die an die Zahnriemen montierten
Schlitten laufen mittels eines reversierbaren Antriebes hin und her. Die Systemausnutzung ist damit erheblich günstiger, zumal die
höheren Transportgeschwindigkeiten den Werkstückträgerdurchsatz zusätzlich steigern.
Die Nachteile des Standes der Technik bestehen hauptsächlich darin, daß nicht getaktete Transportstrecken sehr langsam sind,
und daß sowohl getaktete als auch nicht getaktete Systeme für die Hin- und Herbewegung zwischen zwei Knotenpunkten einer bestimmten
Strecke zwei Einzelsysteme erfordern, die zusammen mit Umsetzstationen im Bereich der Knotenpunkte den Werkstückträgerumlauf
ermöglichen. Die schnellen NC-Linearachsen, wie sie zur Zeit ausschließlich für Handhabungsgeräte eingesetzt werden, bieten
infolge ihrer reversiblen Antriebssteuerung zwar eine Hin- und Herbewegung der Werkstückträger; ein automatischer
Werkstückträgerumlauf ist jedoch damit nach dem Stande der Technik nicht möglich, weil es an geeigneten Transport- und
Übergabevorrichtungen fehlt.
Da die Längen der NC-Linearachsen mehrere Meter betragen können, ist es vorteilhaft, wenn die Energie für die Transport- und
Übergabevorgänge von der Transporteinrichtung selbst geliefert wird. Bewegliche bzw. flexible Energieleitungen zu den schnell
bewegten Schlitten zwecks Antrieb der Zusatzeinrichtungen auf denselben in Form von elektrischen oder pneumatischen Antrieben
sind erfahrungsgemäß ungünstig.
Zur Überwindung der geschilderten Nachteile des Standes der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, eine
Vorrichtung zum Transport und zur Übergabe von Werkstückträgern vorzuschlagen, die in vernetzten Transfersystemen mit schnellen
NC-Linearachsen einsetzbar ist, wobei es diese Vorrichtung ermöglichen soll, die Werkstückträger in Knotenpunkten zweier oder
mehrerer, miteinander verketteten Linearachsen zu übergeben. Die Knotenpunkte sind die Schnittstellen der Mittellinien der NC-Linearachsen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, auf einer einzigen Linearachse ein oder zwei Schlitten für den
Werkstückträgertransport gleichzeitig zu bewegen, die sich nicht gegenseitig behindern.
Obwohl diese vorgeschlagene Vorrichtung unabhängig vom Antriebssystem einsetzbar ist, ist es auch ein wesentliches Ziel
der Erfindung, hierzu schnell laufende zahnriemengetriebene NC-Linearachsen einzusetzen. Es gehört auch zur Aufgabenstellung, die
erfindungsgemäße Vorrichtung je nach System und Betriebsweise am Schlitten selbst - also mitfahrend - zu befestigen oder sie an den
Knotenpunkten des vernetzten Transportsystems jeweils ortsfest anzuordnen.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen erläutert, wobei zwei Ausführungsbeispiele gezeigt sind, nämlich eine Ausführung in der
Art, daß die neue Vorrichtung mit dem Werkstückträger als Transportvorrichtung am Schlitten selbst befestigt ist und eine
zweite Ausführungsform, bei der die neue Vorrichtung als
Obergabevorrichtung ortsfest an einem Knotenpunkt der Linearachse
angebracht ist. Im Fall der mitfahrenden Vorrichtung als Transportvorrichtung wird in den Knotenpunkten eine Hubstation
benötigt. Für die ortsfeste Anordnung als übergabevorrichtung in den Knotenpunkten ist eine entsprechende Hubeinheit integriert.
Es zeigt:
Fig.1 eine flächige Anordnung eines Transfersystems aus miteinander
verketteten Linearachsen unter Einbeziehung eines
konventionellen Förderers, dargestellt mit Werkstückträgern in ihren jeweiligen End- bzw. Übergabestellungen,
konventionellen Förderers, dargestellt mit Werkstückträgern in ihren jeweiligen End- bzw. Übergabestellungen,
Fig.2 eine Darstellung der Vorrichtung als Transportvorrichtung
in deren möglichen End- bzw. Übergabestellungen und zwar in der Ausführungsform, bei der die Vorrichtung ortsfeste
Zahnstangen anfährt und zwar in der "Grundstellung", in der "Stellung 1", in der "Stellung 2" und in der
"Stellung 3", entsprechend der übergabe an andere Linearachsen bzw. konventionelle Förderer,
Fig.3 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung in der
Ausführungsform, bei der die ortsfesten Zahnstangen angefahren
werden, von unten gesehen und zwar in der "Grundstellung" gemäß Fig.2 mit abgenommenem Werkstückträger,
Fig.4 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung in der
Ausführungsform, bei der die ortsfesten Zahnstangen angefahren
worden sind, von unten gesehen und zwar in der "Stellung 2" gemäß Fig.2 ohne Werkstückträger,
Fig.5 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaft verketteten
Transfersystems, von unten gesehen, mit verschiedenen
Stellungen mitfahrender Transportvorrichtungen gemäß Fig.3 und Fig.4 und in den Knotenpunkten angeordneten
Hubeinrichtungen für die Werkstückträgerübergabe,
Fig.6 eine perspektivische Darstellung der mitfahrenden Vorrichtung
gemäß Fig.4, jedoch in einem Eckknotenpunkt 60.1 stehend, bei der Werkstückträgerübergabe an die bereits
ausgefahrene Hubstation gemäß "Stellung 2" nach Fig.2,
Fig.7 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung nach
Fig.6, jedoch von oben gesehen,
Fig.&bgr; eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung von oben
im Endpunkt einer Linearachse nach Fig.4, mit abgenommenem Werkstückträger und eingefahrener Hubstation,
Fig.9 eine perspektivische Darstellung gemäß Fig.5, von oben
gesehen,
Fig.10 einen Längsschnitt der Ausführungsform als übergabevorrichtung,
die ortsfest in den Knotenpunkten 60 angeordnet ist und bei der die Zahnstangen am Schlitten 2
befestigt sind und zwar in der Stellung vor oder nach übergabe des Werkstückträgers in Eckknotenpunkten 60.1
bzw. Längsknotenpunkten 60.2 (gestrichelte, rechte Darstellung),
Fig.11 eine schematische Ansicht der Hubstation im Eckknotenpunkt
60.1, bei der Ausführungsform der mitfahrenden
Transportvorrichtung, dargestellt von oben (Perspektive
siehe Fig.&bgr;),
Transportvorrichtung, dargestellt von oben (Perspektive
siehe Fig.&bgr;),
Fig.11.1 einen Schnitt I-I der Hubstation gemäß Fig.11 in eingefahrenem
Zustand, mit eingezeichnetem Werkstückträger 3
in den Stellungen vor, bei und nach seiner übergabe,
in den Stellungen vor, bei und nach seiner übergabe,
Fig.12 einen Längsschnitt der mitfahrenden Transportvorrichtung
in "Grundstellung" gemäß Fig.2, mit adaptiertem Werkstückträger und
in "Grundstellung" gemäß Fig.2, mit adaptiertem Werkstückträger und
Fig.13 eine schematische Darstellung der Ausführungsform, bei
der die Vorrichtung als übergabevorrichtung im Knoteneckpunkt 60.1 angeordnet ist und Dreharm und Schwenkarm
in ausgefahrenem Zustand zur Übernahme bzw. Abgabe des
Werkstückträgers bereitstehen.
der die Vorrichtung als übergabevorrichtung im Knoteneckpunkt 60.1 angeordnet ist und Dreharm und Schwenkarm
in ausgefahrenem Zustand zur Übernahme bzw. Abgabe des
Werkstückträgers bereitstehen.
Die Darstellung zeigt den Zustand von oben und korrespondiert mit der Seitenansicht Fig.10.
In Fig.1 ist ein, in der Horizontalebene angeordnetes Transportsystem
aus miteinander verknüpften NC-Linearachsen schematisch dargestellt. An jeder Schiene 1 sind jeweils ein oder zwei
Schlitten 2 mit jeweils einem Werkstückträger 3 angeordnet.
An den Knotenpunkte 60, die die Schnittpunkte der Schienenmittelachsen 1. 1 darstellen, können die Werstückträger 3 übergeben werden. Da weitere übergabestellen für Werkstückträger 3 zu konventionellen Förderern 61 eingerichtet werden können, lassen sich aus dieser Kombination integrierte Systemerweiterungen aufbauen. Wie aus Fig.1 ersichtlich, kann ein Werkstückträger 3 sowohl an den Eck-Knotenpunkten 60.1 als auch an den Längs-Knotenpunkten 60.2 übergeben werden.
An den Knotenpunkte 60, die die Schnittpunkte der Schienenmittelachsen 1. 1 darstellen, können die Werstückträger 3 übergeben werden. Da weitere übergabestellen für Werkstückträger 3 zu konventionellen Förderern 61 eingerichtet werden können, lassen sich aus dieser Kombination integrierte Systemerweiterungen aufbauen. Wie aus Fig.1 ersichtlich, kann ein Werkstückträger 3 sowohl an den Eck-Knotenpunkten 60.1 als auch an den Längs-Knotenpunkten 60.2 übergeben werden.
Die hierbei durchgeführten kinematischen Bewegungsabläufe des
Werkstückträgers 3 sind in Fig.2 dargestellt. Dort ist die Bahnkurve 62 gezeigt und die für die übergabe erforderlichen
Funktionsstellungen. Hierbei ist die Ausführungsform dargestellt,
bei der die Vorrichtung als Transportvorrichtung mit dem Werkstückträger 3 direkt am Schlitten 2 angebracht ist. In der
"Grundstellung" gemäß Fig. 2 befindet sich der Werkstückträger 3, auf der Vorrichtung arretiert, eng an der Schienenmittelachse 1.1,
so daß auf der anderen Seite der Schiene 1
ein zweiter Schlitten 2 vorbeibewegt werden kann. Infolge des noch
zu beschreibenden Aufbaus der Vorrichtung können nun durch Anfahren von ortsfesten Zahnstangen unterschiedlicher Länge,
nämlich der ersten Zahnstange 5 bzw. der zweiten Zahnstange 4, die "Stellung 1", die "Stellung 2" und die "Stellung 3" gemäß Fig.2
erreicht werden, wobei die Orientierungsecke 3.1 des Werkstückträgers 3 ihre Orientierungslage beibehält. "Stellung 1"
wird benötigt, um vom Längs-Knotenpunkt 60.2 an den Eck-Knotenpunkt
60.1 der orthogonalen Achse zu übergeben. In der "Stellung 2" wird an den Eck-Knotenpunkt 60.1 übergeben. Die
"Stellung 3" in Fig.2 zeigt eine weitere Position, die mit der Transportvorrichtung, bzw. dem Werkstückträger 3 erreicht werden
kann.
Der Aufbau und die Wirkungsweise der Vorrichtung wird zunächst anhand des Ausführungsbeispiels erläutert, bei dem die Vorrichtung
als Transportvorrichtung direkt am Schlitten 2 befestigt ist. Hierbei sind die verschiedenen Stellungen gemäß Fig.9 dargestellt.
In Fig. 3 ist die Vorrichtung in ihrer "Grundstellung" während des Transportes gemäß Fig.2 gezeigt. Das Gestell 6 ist am Schlitten 2
angeflanscht. Bei der Bewegung des Schlittens 2 in Richtung des
Pfeiles 63 gemäß Fig.2 läuft das erste Zahnrad 7 auf die ortsfest
an der Schiene 1 angebrachte erste Zahnstange 5 auf, wodurch der Dreharm &bgr; entsprechend der Länge der ersten Zahnstange 5 um einen
entsprechenden Drehwinkel schwenkt. Die Schwenkbewegung des Schwenkarmes 11 erfolgt durch Anlaufen an die ortsfeste zweite
Zahnstange 4, die das zweite Zahnrad 9 in Drehung versetzt, das mit dem dritten Zahnrad 10 kämmt. Dieses dritte Zahnrad 10 ist
über eine erste Welle 16 mit dem Schwenkarm 11 fest verbunden, wodurch dieser um einen bestimmten Winkel ausschwenkt. Der
Werkstückträger 3 wird auf diese Weise in den betreffenden Knotenpunkt 60 bewegt. Der Drehwinkel des Schwenkarmes 11 wird
bestimmt durch den Durchmesser des dritten Zahnrades 10 und die Länge der ortsfesten zweiten Zahnstange 4.
Gemäß Fig.12 geht der Kraftfluß für die Schwenkbewegung des
Dreharmes 8 von der ersten Zahnstangenhalterung 12 über die erste Zahnstange 5 auf das erste Zahnrad 7. Die erste Paßfeder 13
überträgt die Bewegung formschlüssig auf die wälzgelagerte
Hohlwelle 14 und von dort aus über die zweite Paßfeder 15 auf den Dreharm 8, der die wälzgelagerte erste Welle 16 mit der
Schwenkachse 16.1 trägt.
Der Kraftfluß für die Schwenkbewegung des Schwenkarmes 11 erfolgt von der zweiten Zahnstangenhalterung 17 aus über die zweite
Zahnstange 4 auf das zweite Zahnrad 9, das mit dem dritten Zahnrad
10 kämmt. Die dritte Paßfeder 18 stellt den Formschluß mit der ersten Welle 16 her, so daß über die vierte Paßfeder 19 der
Schwenkarm 11 bewegt wird.
Bei fester Anbringung des Werkstückträgers 3 auf dem Schwenkarm 11
würde sich der Werkstückträger 3 im Knotenpunkt 60 verdrehen, d.h.
die Orientierungsecke 3.1 gemäß Fig.2 würde in der Horizontalebene
rotieren. Um dies zu verhindern, ist zwischen der Mittelachse 20.1
der Achse 20, der Schwenkachse 16.1 der ersten Welle 16 und der Drehachse 29.1 der zweiten Welle 29 ein Zahnriementrieb
angeordnet. Dieser besteht im wesentlichen aus einem ersten Zahnriemen 24, der die erste Zahnriemenscheibe 23 und die zweite
Zahnriemenscheibe 25 umhüllt und aus einem zweiten Zahnriemen 26, der die dritte Zahnriemenscheibe 27 und die zweite
Zahnriemenscheibe 25 umhüllt. Die zweite Welle 29 und die Hohlwelle 14 sind nicht formschlüssig miteinander verbunden. Eine
durch die Hohlwelle 14 gesteckte und in ihr wälzgelagerte Achse 20 mit der Mittelachse 20.1 ist mittels des Stiftes 21 fest mit dem
Gestell 6 verbunden und trägt an ihrem oberen Ende mittels der fünften Paßfeder 22 die feststehende erste Zahnriemenscheibe 23.
Die Drehbewegung des Dreharmes 8 führt dabei über den ersten Zahnriemen 24 zu einer davon unabhängigen Drehung der drehbaren
zweiten Zahnriemenscheibe 25, die unabhängig von der Rotation des Dreharmes 8 diese zurückführt. Ein gedanklich auf der zweiten
Zahnriemenscheibe 25 angeordneter radialer Zeiger würde sich während dieser Bewegung nicht verdrehen. Für den weiteren
Bewegungsablauf ist die zweite Zahnriemenscheibe 25 wie die erste Zahnriemenscheibe 23 als feststehende Scheibe aufzufassen, von der
aus über den zweiten Zahnriemen 26 und die dritte
Zahnriemenscheibe 27 die Rotation des Schwenkarmes 11
drehlagenkompensiert wird. Die Rückdrehung wirkt dabei über die
sechste Paßfeder 28 auf die wälzgelagerte zweite Welle 29 und weiter über die siebte Paßfeder 30 auf die Zentrierscheibe 31 mit den beiden Zentrierstiften 32.Diese fixieren den Werkstückträger 3 mittels eines auf ihm befestigten Zentrierringes 33.
sechste Paßfeder 28 auf die wälzgelagerte zweite Welle 29 und weiter über die siebte Paßfeder 30 auf die Zentrierscheibe 31 mit den beiden Zentrierstiften 32.Diese fixieren den Werkstückträger 3 mittels eines auf ihm befestigten Zentrierringes 33.
Um während der Transportbewegung, bei der die beiden Zahnstangen
und die Zahnräder nicht miteinander im Eingriff sind, die "Grundstellung" zu gewährleisten, sind zwei Sicherungselemente
vorgesehen. Diese bestehen aus Druckfedern 34 und Zentrierbolzen 35, die in die entsprechenden Senkungen im zweiten Zahnrad 9 einrasten. Durch weitere solcher Senkungen können beliebige Lagen gemäß den Funktionsstellungen nach Fig.2 fixiert werden.
vorgesehen. Diese bestehen aus Druckfedern 34 und Zentrierbolzen 35, die in die entsprechenden Senkungen im zweiten Zahnrad 9 einrasten. Durch weitere solcher Senkungen können beliebige Lagen gemäß den Funktionsstellungen nach Fig.2 fixiert werden.
Als Transportsicherung des Werkstückträgers 3 dient der Sicherungsstift 36, der im Schwenkarm 11 angebracht ist und der in
die trapezförmige Zentriernut 33.1 eintaucht. Da sich der
Werkstückträger 3 und damit sein Zentrierring 33 gegenüber dem Schwenkarm 11 und damit gegenüber dem Sicherungsstift 36 nur
während des Zahnstangeneingriffs, also kurz vor Erreichen der Endlagen, verdreht, wird im Endlagenpunkt über die schlitzförmige
Aussparung 33.2 in der Zentriernut 33.1 der Werkstückträger 3
entriegelt und damit zur übergabe an die Hubstation freigegeben. Durch zusätzliche Aussparungen 33.2 können auch weitere beliebige
Lagen gemäß Fig.2 freigegeben werden.
An den Knotenpunkten 60 sind Hubstationen gemäß Fig.5 bis 9 sowie
Fig.11 und Fig.11.1 vorgesehen, die die Aufgabe haben, den
freigegebenen Werkstückträger 3 im Knotenpunkt 60 aus der
Zentrierscheibe 31 zu heben. Ist dies erfolgt, kann die leere Vorrichtung wieder zurückfahren. Das Hubgestell 38 der
Hubvorrichtung trägt mehrere Führungselemente 39. Fig.11 zeigt die
Ausführung mit vier Führungselementen 39, die bedarfsgerecht auf
drei oder zwei gemäß Fig. 2 reduziert werden können. Ein Pneumatikzylinder 40 bewegt eine Hubplatte 41, an der, entspr. der
Anzahl der Führungselemente 39 über Hubstangen 42, Auflagescheiben
43 und Zentrierzapfen 44 montiert sind. Der rechte Teil der
Fig. 11. 1 zeigt die Stellung des mittels der Transportvorrichtung
- -10 -
herangebrachten Werkstückträgers 3. Der linke Teil der Fig.11.1
zeigt den Werkstückträger 3' in der angehobenen Lage. In dieser Funktionsstellung kann die leere Vorrichtung wieder zurückfahren.
In Fig.6 und Fig.7 ist das Zusammenspiel bei der Übergabe der Werkstückträger 3 zwischen zwei Linearachsen dargestellt. Dort ist die "Stellung 2" der Transportvorrichtung gemäß Fig.2 und die Hubvorrichtung in hochgefahrenem Zustand in Verbindung mit der Stellung des Werkstückträgers von unten und von oben zu sehen. Fig.8 zeigt die heruntergefahrene Wartestellung der Hubstation ohne Werkstückträger 3.
In Fig.6 und Fig.7 ist das Zusammenspiel bei der Übergabe der Werkstückträger 3 zwischen zwei Linearachsen dargestellt. Dort ist die "Stellung 2" der Transportvorrichtung gemäß Fig.2 und die Hubvorrichtung in hochgefahrenem Zustand in Verbindung mit der Stellung des Werkstückträgers von unten und von oben zu sehen. Fig.8 zeigt die heruntergefahrene Wartestellung der Hubstation ohne Werkstückträger 3.
Infolge der Abstimmung der Übersetzungsverhältnisse der Zahnräder mit den Zahnstangenlängen und deren Anordnung auf der Linearachse
können Bahnkurven 62 des Mittelpunktes 3.2 des Werkstückträgers 3 erzeugt werden, die ein definiertes, kollisionsfreies Eintauchen
des Dreharmes 8 und des Schwenkarmes 11 in die Hubvorrichtung erlauben. Die in Fig.2 gezeigte Bahnkurve 62 ist eine von vielen
möglichen. Wegen einer möglichen Kollision des Schwenkarmes 11 mit einem der Führungselemente 39, muß im entsprechenden Fall eines
der Führungselemente 39 weggelassen werden. Dies ist jedoch eine, dem Fachmann geläufige Maßnahme.
Bei der Ausführung, bei der die Vorrichtung am Schlitten 2 als Transportvorrichtung befestigt ist, werden über zwei ortsfeste
Zahnstangen die beiden Zahnräder der Vorrichtung bewegt, um beliebige, festgelegte Stellungen zu erreichen. Sind jedoch diese
Stellungen definiert, z.B. durch die Drehwinkel des Dreharmes 8,
bzw. des Schwenkarmes 11, kann durch zusätzliche Elemente, wie Zwischengetriebe, Kurvenscheiben, u.ä., die Bewegung des
Schwenkarmes 11 aus der Bewegung des Dreharmes 8 oder umgekehrt abgeleitet werden. Damit kann also auch eine der beiden
Zahnstangen 4 oder 5 entfallen. Ferner können geometrische Randbedingungen z.B. durch Vorgabe einer bestimmten Bahnkurve 62
eingehalten und Kollisionen zweier benachbarter Werkstückträger 3 vermieden werden. Die konstruktive Ausgestaltung einer solchen
Varianten ist dem Fachmann geläufig.
- &igr;:
Zur Erzielung alternativer Transportwege können auch beliebig viele ortsfeste Zahnstangen plaziert und mittels kleiner
Pneumatikzylinder mit den Zahnrädern der Transportvorrichtung in kämmenden Eingriff geschaltet werden. Dadurch können die
gewünschten kinematischen Bewegungen des Dreharmes 8 und des Schwenkarmes 11 erreicht werden. Hierbei werden die zwar ortsfest,
aber mit Pneumatikzylindern ausgestatteten Zahnstangen nur in Eingriff gefahren, wenn die vorbeifahrende Vorrichtung eine übergabe des Werkstückträgers 3 vornehmen soll. Befinden sich diese schaltbaren Zahnstangen jedoch in ihrer entgegengesetzten, neutralen Endstellung, fährt die Vorrichtung ohne Wirkung daran vorbei, weil der Rädermechanismus nicht aktiviert wird. Die erste Zahnstangenhalterung 12 und die zweite Zahnstangenhalterung 17 können solche Pneumatik-Kurzhubzylinder enthalten, deren Ansteuerung materialflußgerecht durch übergeordnete Steuer-Einrichtungen vorgenommen wird.
aber mit Pneumatikzylindern ausgestatteten Zahnstangen nur in Eingriff gefahren, wenn die vorbeifahrende Vorrichtung eine übergabe des Werkstückträgers 3 vornehmen soll. Befinden sich diese schaltbaren Zahnstangen jedoch in ihrer entgegengesetzten, neutralen Endstellung, fährt die Vorrichtung ohne Wirkung daran vorbei, weil der Rädermechanismus nicht aktiviert wird. Die erste Zahnstangenhalterung 12 und die zweite Zahnstangenhalterung 17 können solche Pneumatik-Kurzhubzylinder enthalten, deren Ansteuerung materialflußgerecht durch übergeordnete Steuer-Einrichtungen vorgenommen wird.
Wie bereits erwähnt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch
als übergabevorrichtung ortsfest im Bereich der Knotenpunkte 60, nämlich der Eckknotenpunkte 60.1 oder der Längsknotenpunkte 60.2
angeordnet werden, während an den Schlitten 2 die erste Zahnstange 5 und die zweite Zahnstange 4 befestigt sind. Fig.10 zeigt einen
entspr. Längsschnitt der Vorrichtung in ihrer Grundstellung. Der Aufbau der beiden Ausführungen der Vorrichtung als Transport- und
als übergabevorrichtung in Bezug zur Bewegung des Dreharmes 8 und des Schwenkarmes 11 sind identisch. Es ergeben sich lediglich
hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der beiden Ausführungen der Vorrichtung Unterschiede, die jedoch im Rahmen
der Erfindung unerheblich sind.
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung als übergabevorrichtung
gemäß Fig. 10 sind die zweite Zahnstange 4 und die erste Zahnstange 5 am Schlittengestell 45 befestigt, das am Schlitten 2
angeflanscht ist. Der Werkstückträger 3 wird hierbei über zwei Distanzstangen 42.1 auf zwei Auflagescheiben 43 gehalten und durch
die beiden Zentrierzapfen 44 fixiert. Für den Fall, daß weitere Übergabestationen, z.B. in "Stellung 1" gemäß Fig.2 bedient werden
sollen, können zusätzlich zweite Zahnstangen 4.1 und zusätzlich erste Zahnstangen 5.1 angebracht werden, wie dies in Fig. 10 rechts
dargestellt ist. Die Vorrichtung tragende Grundplatte 46 befindet sich im jeweiligen Knotenpunkt 60 unterhalb der Linearachsen und
ist mit diesen fest verbunden. Hierbei fluchtet die Mittelachse 20.1 mit dem betreffenden Knotenpunkt 60.
Geringfügige konstruktive Abweichungen der Ausführung als übergabevorrichtung sind hierbei erforderlich, die jedoch im
Rahmen der Erfindung liegen. Hierbei muß nämlich das erste Zahnrad 7.1, das von der ersten Zahnstange 5 angetrieben wird einen genügend großen Durchmesser aufweisen, damit es mit dieser in Eingriff gelangt. Das zweite Zahnrad 9.1 muß für den Eingriff mit
der zweiten Zahnstange 4 wenigstens den Durchmesser von der Breite des Führungsprofils der Schiene 1 aufweisen. Demzufolge sind die Druckfedern 34 und die Zentrierbolzen 35 in der Horizontalebene versetzt angeordnet.
Rahmen der Erfindung liegen. Hierbei muß nämlich das erste Zahnrad 7.1, das von der ersten Zahnstange 5 angetrieben wird einen genügend großen Durchmesser aufweisen, damit es mit dieser in Eingriff gelangt. Das zweite Zahnrad 9.1 muß für den Eingriff mit
der zweiten Zahnstange 4 wenigstens den Durchmesser von der Breite des Führungsprofils der Schiene 1 aufweisen. Demzufolge sind die Druckfedern 34 und die Zentrierbolzen 35 in der Horizontalebene versetzt angeordnet.
Zum Ausheben des Werkstückträgers 3 in seiner Endstellung ist hier die Vorrichtung mit einem Kurzhubzylinder 47 versehen. Der
Kurzhubzylinder 47 dient zur Abnahme oder übergabe eines Werkstückträgers 3 von oder auf ein bereitstehendes
Schlittengestell 45, der in Fig.10 in angehobenem Zustand mit dem Bezugszeichen 3' versehen ist. Der Kurzhubzylinder 47 ist auf der
Zwischenscheibe 4&THgr; angebracht. Seine Kolbenstange wird durch die
Zentrierstifte 32 geführt und bewegt die Zentrierscheibe 31 nach
oben oder nach unten. Die achte Paßfeder 49 sichert die kompensierte Rückdrehung der Zwischenscheibe 48 und aller auf
dieser montierten Teile, nämlich dem Kurzhubzylinder 47, der Zentrierstifte 32 und der Zentrierscheibe 31.
Es ist auch im Rahmen der Erfindung möglich, den Kurzhubzylinder 47 unter der Grundplatte 46 anzuordnen. Hierbei werden bei dessen
Betätigung das erste Zahnrad 7 und das zweite Zahnrad 9 aus dem Eingriff der ersten Zahnstange 5 und der zweiten Zahnstange 4
herausgehoben. Damit besteht die Möglichkeit, entlang der Linearachse angeordnete übergabestellen 60.2 materialflußgerecht
einzubeziehen. Dies ergibt die gleiche technische Wirkung, wie die bei der Transportvorrichtung zuvor beschriebenen, mit
Pneumatikzylindern ausgerüsteten, schaltbaren Zahnstangen 4 und 5.
Es ist demnach mit der vorgeschlagenen Vorrichtung als Transportoder als übergabevorrichtung möglich, sowohl an den Eck-Knotenpunkten 60.1 als auch an den Längs-Knotenpunkten 60.2 die
Es ist demnach mit der vorgeschlagenen Vorrichtung als Transportoder als übergabevorrichtung möglich, sowohl an den Eck-Knotenpunkten 60.1 als auch an den Längs-Knotenpunkten 60.2 die
Ab- und übergabe von Werkstückträgern 3 vorzunehmen, wobei die Vorrichtung unabhängig von der Betriebsweise und bei fehlenden
Zwischengetrieben stets ausgestattet ist mit einem ersten Zahnrad 7, einem zweiten Zahnrad 9, einem Dreharm &thgr; und einem Schwenkarm
11, wobei immer das erste Zahnrad 7 mit der ersten Zahnstange 5 und das zweite Zahnrad 9 mit der zweiten Zahnstange 4 kämmt, wobei das zweite Zahnrad 9 stets mit dem dritten Zahnrad 10 kämmend, über die erste Welle 16 fest mit dem Schwenkarm 11 verbunden ist, während der Dreharm 8 drehbar auf der Hohlwelle 14 gelagert ist, um die sich auf diese Weise die erste Welle 16 drehen kann. Auch die Anordnung der Zahnriementriebe, bezüglich der mitfahrenden oder ortsfesten Vorrichtung sind bei beiden Ausführungen identisch.
11, wobei immer das erste Zahnrad 7 mit der ersten Zahnstange 5 und das zweite Zahnrad 9 mit der zweiten Zahnstange 4 kämmt, wobei das zweite Zahnrad 9 stets mit dem dritten Zahnrad 10 kämmend, über die erste Welle 16 fest mit dem Schwenkarm 11 verbunden ist, während der Dreharm 8 drehbar auf der Hohlwelle 14 gelagert ist, um die sich auf diese Weise die erste Welle 16 drehen kann. Auch die Anordnung der Zahnriementriebe, bezüglich der mitfahrenden oder ortsfesten Vorrichtung sind bei beiden Ausführungen identisch.
Die vorgeschlagene Transport- und übergabevorrichtung kann also funktionsmäßig an Eck-Knotenpunkten 60.1 und im Bereich von Längs-Knotenpunkten
60.2 als Umsetzstation, als Weiche, als Kreuzung und als Ein- und Ausschleusstation für Werkstückträger 3 innerhalb
eines vernetzten, automatisch gesteuerten Transfersystems eingesetzt werden, unabhängig davon, ob die Zahnstangen direkt am
Schlittengestell 45 oder ortsfest im Bereich der Knotenpunkte 60 angeordnet sind.
In der Ausführung als Transportvorrichtung, bei der die erste Zahnstange 5 und die zweite Zahnstange 4 ortsfest im Bereich der
Knotenpunkte 60 angebracht ist und die Vorrichtung auf dem Schlitten mitfährt, werden in den Knotenpunkten 60 zur Abnahme und
übergabe der Werkzeugträger 3 zusätzliche Hubstationen benötigt. Alternativ kann aber auch die erste Zahnstange 5 und zweite
Zahnstange 4 am Schlitten 2 mitfahrend montiert werden und die hiermit modifizierte Vorrichtung als übergabevorrichtung ortsfest
in den Knotenpunkten 60 angeordnet werden. Bei dieser Ausführung, bei der die zuvorgenannten Hubstationen entfallen, übernehmen
Kurzhubzylinder 47 das Ausheben der Werkstückträger 3 aus den mitfahrenden Schlittengestellen 45, die für Eck-Knotenpunkte 60. 1
auch die Zahnstangen 4 und 5 und für Längs-Knotenpunkte 60.2 die zusätzlichen Zahnstangen 4. 1 und 5. 1 tragen.
Sowohl die Transport- ale auch die übergabevorrichtung kommen ohne
eigene Antriebsenergie zur Erzeugung der kinematischen Schwenkbewegungen aus, da diese in beiden Fällen aus der Schlittenbewegung über Zahnradtriebe abgeleitet werden. Damit entfallen Kabelschlepps für die Energieversorung und die Antriebseinheiten selbst, was einer noch schnelleren Schlittenbewegung zugute kommt.
eigene Antriebsenergie zur Erzeugung der kinematischen Schwenkbewegungen aus, da diese in beiden Fällen aus der Schlittenbewegung über Zahnradtriebe abgeleitet werden. Damit entfallen Kabelschlepps für die Energieversorung und die Antriebseinheiten selbst, was einer noch schnelleren Schlittenbewegung zugute kommt.
Im Vergleich zu Gurtförderern arbeitet eine einzelne NC-Linearachse
25 mal schneller und kostet durch die Verwendung der vorgeschlagenen Transport- und übergabevorrichtung nur halb
soviel.
1 Schiene
1.1 Schienen-Mittelachse
2 Schlitten
3 Werkstückträger
3.1 Orientierungsecke
3.2 Mittelpunkt
3.3 Aufnahmefläche
4 zweite Zahnstange
4.1 zusätzliche zweite Zahnstange bei Längs-Knotenpunkten
und Verwendung der Vorrichtung als übergabevorrichtung
5 erste Zahnstange
5.1 zusätzliche erste Zahnstange bei Längs-Knotenpunkten
und Verwendung der Vorrichtung als übergabevorrichtung
&bgr; Gestell
7 erstes Zahnrad
7.1 erstes Zahnrad bei Anordnung der Vorrichtung als übergabevorrichtung in den Knotenpunkten
8 Dreharm
9 zweites Zahnrad
9.1 zweites Zahnrad bei Anordnung der Vorrichtung als übergabevorrichtung in den Knotenpunkten
10 drittes Zahnrad
11 Schwenkarm
12 erste Zahnstangenhalterung
13 erste Paßfeder
14 Hohlwelle
15 zweite Paßfeder
16 erste Welle 16.1 Schwenkachse
17 zweite Zahnstangenhalterung
18 dritte Paßfeder
19 vierte Paßfeder
20 Achse
20.1 Mittelachse
21 Stift
22 fünfte Paßfeder
23 erste Zahnriemenscheibe
24 erster Zahnriemen
25 zweite Zahnriemenscheibe
26 zweiter Zahnriemen
27 dritte Zahnriemenscheibe
28 sechste Paßfeder
29 zweite Welle
29.1 Werkstückträger-Drehachse
30 siebte Paßfeder
31 Zentrierscheibe
32 Zentrierstift
33 Zentrierring
33.1 Zentriernut
33.2 Aussparung
34 Druckfedern
35 Zentrierbolzen
36 Sicherungsstift
37 nicht belegt
38 Hubgestell
39 Führungselemente
40 Pneumatikzylinder
41 Hubplatte
ABS -
42 42. 1 |
Hubstangen Distanz-Stangen |
43 | Auflagescheiben |
44 | Zentrierzapfen |
45 | Schlittengestell |
46 | Grundplatte |
47 | Kurzhubzylinder |
48 | Zwischenscheibe |
49 | achte Paßfeder |
50-59 | nicht belegt |
60 60. 1 60. 2 |
Knotenpunkte Eck-Knotenpunkte Längs-Knotenpunkte |
61 | Förderer |
62 62. 1 |
Bahnkurve Pfeil für Durchlau |
63 | Pfeil für Schütte |
Ende |
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Transport und zur Übergabe von Werkstückträger in vernetzten Transfersystemen mit NC-Linearachsen dadurch
gekennzeichnet, daß sie folgende Merkmale aufweist:
- eine feste Achse (20) mit einer Mittelachse (20.1),
- eine an der Achse (20) drehbar gelagerte Hohlwelle (14), an der mittels z.B. einer ersten Paßfeder (13) ein erstes
Zahnrad (7) befestigt ist und das mit einer ersten Zahnstange (5) kämmt,
- ein, auf der Hohlwelle (14) frei drehbar und wälzgelagertes zweites Zahnrad (9), das mit einer zweiten Zahnstange (4)
und einem dritten Zahnrad (10) kämmt, das über eine dritte Paßfeder (18) mit der ersten Welle (16) verbunden ist,
- einen Dreharm (8), der fest über eine zweite Paßfeder (15)
mit der Hohlwelle (14) verbunden und auf dem die erste Welle (16) frei drehbar gelagert ist,
- einen oberhalb des Dreharmes (8) auf der ersten Welle (16) mittels einer vierten Paßfeder (19) befestigten
Schwenkarm (11), in dessem anderen Ende frei drehbar die zweite Welle (29) gelagert ist, deren Längsachse (29.1) in
"Grundstellung" mit der Mittelachse (20.1) der Achse (20) fluchtet,
- eine erste Zahnriemenscheibe (23), die mittels einer fünften Paßfeder (22) mit der Achse (20) fest verbunden ist,
- einen ersten Zahnriemen (24), der die erste
Zahnriemenscheibe (23) und die zweite Zahnriemenscheibe (25) umhüllt, die freibeweglich auf der ersten Welle (16)
gelagert ist,
- einen zweiten Zahnriemen (26), der die dritte Zahnriemenscheibe (27), die auf der zweiten Welle (29)
befestigt ist, und die zweite Zahnriemenscheibe (25) umhüllt, wobei die Mittelachse der zweiten Welle (29) und
die Achse (20) in "Grundstellung" fluchten, jedoch die zweite Welle (29) mit der Achse (20) nicht fest miteinander
verbunden sind,
- eine Zentrierscheibe (31), die mittels einer siebten Paßfeder (30) auf der zweiten Welle (29) befestigt ist und
Zentrierstifte (32) tragt,
- einen am Werkstückträger (3) befestigten Zentrierring (33), der Aufnahmebohrungen für die Zentrierstifte (32) und eine
Zentriernut (33.1) mit einer oder mehreren Aussparungen (33.2) aufweist, deren Abmessungen denen des
Sicherungstiftes (36) entsprechen, der im Schwenkarm (11)
befestigt ist, wobei die Außenmaße des Zentrierringes (33) denen des Werkstückträgers (3) bezüglich der Aufnahme
desselben entsprechen,
- einen oder mehrere Zentrierbolzen (35), die mittels Druckfedern (34) im Dreharm (8) und im Gestell (6) bzw.
vergrößerten ersten Zahnrad (7.1) eingelassen sind,
- entsprechend dem letzten Unteranspruch eine oder mehrere Senkungen, die im zweiten Zahnrad (9) angeordnet sind und
deren Maße denen der Zentrierbolzen (35) entsprechen,
- ein oder mehrere Kurzhubzylinder, mit denen sich die Zahnstangen (4) und (5) "in Eingriff" mit den Zahnrädern (9)
und (7) schalten lassen,
- Zwischengetriebe oder Steuerkurvengetriebe zur Ableitung der Schwenkarmbewegung des Schwenkarmes (11) aus der Drehung des
Dreharmes (8) oder umgekehrt.
2. Hubvorrichtung zum Anheben der Werkstückträger (3), nachdem diese von der in Anspruch 1 gekennzeichneten Transportvorrichtung
in die entsprechenden Übergabeknotenpunkte (60) bewegt worden sind; mit folgenden Merkmalen:
- ein die Linearachsen in Knotenpunkt (60) verbindendes Hubgestell (38) mit Führungselementen(39),
- eine Pneumatikzylinder (40), der im Hubgestell (38) montiert ist, wobei seine Kolbenstange in die Hubplatte (41)
eingeschraubt ist,
- Hubplatte (41) mit montierten zwei bis vier in Führungselementen (39) laufenden Hubstangen (42),
Auflagescheiben (43) und Zentrierzapfen (44), die den Werkstückträger (3) beim Anheben zentrieren.
- Pn 3 -
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 als übergabevorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zahnstange (5) und die zweite
Zahnstange (4) am Schlitten (2) befestigt sind, während die übergabevorrichtung selbst an den Knotenpunkten (60)
angeordnet ist und mittels Kurzhubzylinder (47) auch das Anheben und Absenken der Werkstückträger (3) übernimmmt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9104557U DE9104557U1 (de) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | Vorrichtung zum Transport und zur Übergabe von Werkstückträgern in vernetzten Transfersystemen mit Linearachsen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9104557U DE9104557U1 (de) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | Vorrichtung zum Transport und zur Übergabe von Werkstückträgern in vernetzten Transfersystemen mit Linearachsen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9104557U1 true DE9104557U1 (de) | 1991-08-22 |
Family
ID=6866306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9104557U Expired - Lifetime DE9104557U1 (de) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | Vorrichtung zum Transport und zur Übergabe von Werkstückträgern in vernetzten Transfersystemen mit Linearachsen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9104557U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0860383A1 (de) * | 1997-02-19 | 1998-08-26 | Preh-Werke GmbH & Co. KG | Segment einer Fördereinrichtung für Werkstückträger einer Fertigungseinrichtung |
-
1991
- 1991-04-15 DE DE9104557U patent/DE9104557U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0860383A1 (de) * | 1997-02-19 | 1998-08-26 | Preh-Werke GmbH & Co. KG | Segment einer Fördereinrichtung für Werkstückträger einer Fertigungseinrichtung |
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