WO2020187346A1

WO2020187346A1 - Energieversorgungssystem für ein transport- und/oder bearbeitungssystem

Info

Publication number: WO2020187346A1
Application number: PCT/DE2020/000056
Authority: WO
Inventors: Martin Zimmer; Günther Zimmer
Original assignee: Martin Zimmer; Zimmer Guenther
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2020-09-24
Also published as: DE102019001936A1; CN113710438A; CN113710438B; EP3972788A1; US11772284B2; US20220176573A1; JP2022526317A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem für mindestens ein System zum Transport und/oder zum Bearbeiten von Werkstücken (9), das eine Vielzahl von elektrischen Antriebseinheiten (264, 297, 490) aufweist. Dabei werden die Antriebseinheiten (264, 297, 490) in ihrem Versorgungsnetz (610, 620) über mindestens einen Rekuperationsenergiespeicher (650, 651)versorgt, der an einem aus einem Wechsel- oder Drehstrom niederspannungsnetz (600) gespeisten Ladegerät (640, 645) elektrisch angeschlossen ist. Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Energieversorgungssystem für ein Transport- und/oder Bearbeitungssystem entwickelt, das trotz auftretender Stromspitzen aus dem Versorgungsstromnetz maximal 50 Prozent mehr Energie zieht, als es dem regulären Versorgungsnennstrom entspricht.

Description

Energieversorgungssystem für ein Transport- und/oder

Bearbeitungssystem

Beschreibung :

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem für mindes tens ein System zum Transport und/oder zum Bearbeiten von Werk stücken, das eine Vielzahl von elektrischen Antriebseinheiten aufweist .

Unter anderem in der möbelfertigenden Industrie werden als Bear beitungsstationen sogenannte Linearautomaten verwendet. Dies sind in der Regel relativ kurze Transferstraßen, in deren mitt lerem Bereich das werkstücktragende Transportsystem von mehreren eng angeordneten Bearbeitungsmaschinen umgeben ist. Oft hat hier das Transportsystem eine Vielzahl elektrisch angetriebener

Transportwagen, die auf einem Ein- oder Mehrschienensystem be-

Bestätigungskopie wegt werden. Die Motoren dieser Transportwagen werden in der Re gel durch klassische Netzteile versorgt, die z.B. eine Ausgangs spannung von z.B. 24 V liefern. Fahren hierbei mehrere Trans portwagen z.B. in einem Verbund, kommt es beim schnellen Ab schalten der Motoren zu Spannungserhöhungen, da bis zum Auf brauch der kinetischen Energie der Transportwagen die Motoren im Generatorbetrieb laufen. Mithilfe eines Bremschoppers wird der Spannungsanstieg erkannt, um einem Bremswiderstand zuzuschalten. Im Bremswiderstand wird die überschüssige Energie in Wärme umge wandelt .

Bei derartigen Transportsystemen muss zudem deren Energieversor gung auf den Spitzenstrombedarf ausgelegt werden, um sicherzu stellen, dass auch bei starken Beschleunigungen der meisten Transportwagen genug elektrische Energie zur Verfügung steht.

Der Spitzenstrom liegt dabei oft bei dem zwei- bis dreifachen Nennstrom .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, ein Energieversorgungssystem für ein Transport- und/oder Bear beitungssystem zu entwickeln, das trotz auftretender Stromspit zen aus dem Versorgungsstromnetz maximal 50 Prozent mehr Energie zieht, als es dem regulären Versorgungsnennstrom entspricht.

Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Dazu werden die Antriebseinheiten in ihrem Versorgungs netz über mindestens einen Rekuperationsenergiespeicher ver sorgt, wobei dieser oder diese an einem aus einem Wechsel- oder Drehstromniederspannungsnetz gespeisten Ladegerät elektrisch an geschlossen ist oder sind. Die Bearbeitungsstation ist eine universelle Maschine zum spa nenden und/oder spanlosen Bearbeiten von z.B. Möbelteilen. Hier bei werden die in der Regel großflächigen Möbelteile über ein eigenes Transportsystem dem Maschinenkernbereich zugeführt und dort mit Bohrungen, Ausnehmungen, Einsenkungen, Nuten, Kerben, Fasen oder dergleichen versehen. Zugleich können in der Maschine z.B. Dübel gesetzt und Beschläge gehandhabt und montiert werden. Auch können die Werkstücke, also Möbelteile oder ihre Halbzeuge, vor und/oder nach der Bearbeitung z.B. bezüglich ihrer Geometrie geprüft oder vermessen werden.

Dazu ist die Bearbeitungsstation so aufgebaut, dass sie unter schiedlichste Werkstücke nacheinander ohne Umrüstung bearbeiten kann. Hierfür werden die platten- und/oder brettartigen Werkstü cke entlang einem langgestreckten, z.B. geradlinigen Werk stückstützgatter vor einen Roboter oder eine Gruppe von Robotern transportiert. Der oder die Roboter tragen jeweils eine Multi funktionseinheit. Jede Multifunktionseinheit ist ein Träger von einer Vielzahl von angetriebenen Werkzeugen, die aus der Bear beitungsseite der Multifunktionseinheit teilweise ausfahrbar herausragen. Zum Bearbeiten der Werkstücke führt oder führen der oder die Roboter ihre Multifunktionseinheiten auf das jeweilige Werkstück zu, um nach dem Bearbeiten vom Werkstück wieder wegge- schwenkt zu werden. Sind mehrere Roboter zeitgleich im Einsatz, so bearbeiten die Werkzeuge mehrerer Multifunktionseinheiten das Werkstück, wobei die Multifunktionseinheiten unabhängig vonei nander bewegt werden. Die Bearbeitungsstation ist somit eine Ro boterzelle.

Wird während der Arbeitsphase der Bearbeitungsstation der Ver schleiß eines einzelnen Werkzeuges erkannt, so wird die Multi funktionseinheit, die dieses Werkzeug trägt, mittels des Robo- ters aus der Bearbeitungszone herausgeschwenkt. Dort wird entwe der mittels eines Bedieners das schadhafte Werkzeug ausge tauscht, oder die Multifunktionseinheit wird automatisch durch eine identisch bestückte Multifunktionseinheit ersetzt. Die Mul- tifunktionseinheiten und die Roboter haben dazu jeweils Adapter einer entsprechenden Schnellwechselkupplung.

Als fügende Werkzeuge sind ggf. neben Niederhaltern, Andruck- stempeln und Andruckleisten auch ausfahrbare Greifer in der Mul tifunktionseinheit integriert. Letztere können beispielsweise Holzdübel in entsprechende Bohrungen der Werkstücke einpressen. Die Multifunktionseinheit nimmt dazu mithilfe des oder der Grei fer in speziellen Übergabestellen einen oder mehrere Holzdübel auf.

Mit der Erfindung wird ein Energieversorgungssystem vorgestellt, das die Belange der Energieversorgung mechatronischer Komponen- ten in Form von kompakten Versorgungsmodulen löst. Die mechatro- nischen Komponenten sind gemäß dem Ausführungsbeispiel u.a. die Transportwagenantriebe, die Drehscheibenantriebe, die Achsenan triebe der Handhabungsgeräte, die Antriebe von Bearbeitungsbau gruppen sowie die Sensorbaugruppen. Diese Komponenten sind hier auf verschiedene Bordnetze und ein Sensornetz verteilt.

Eines dieser Versorgungsmodule ist ein auf der Basis eines Akku mulators oder einer Gruppe aus Akkumulatoren aufgebauter Rekupe- rationsenergiespeicher . Ein solcher Energiespeicher kann inner- halb einer kurzen Zeitspanne hohe Stromwerte so wohl aufnehmen als auch abgeben, ohne große Spannungsänderungen hervorzurufen. Um den Rekuperationsenergiespeicher dauerhaft auf einer Ladeka pazität von z.B. 60-90 % zu halten, ist diesem als weiteres Ver- sorgungsmodul ein intelligentes - jeweils mit einem Leistungs trenner ausgestattetes - Ladegerät vorgeschaltet. Letzteres, das den Energiespeicher u.a. vor Über- und Tiefentladung schützt, ist dauerhaft an ein Wechsel- oder Drehstromniederspannungsnetz angeschlossen. Aus den Bord- und Sensornetzen wird nur die ef fektive Verbrauchsenergie abgerufen, sodass die dem Rekuperati- onsenergiespeicher vorgeschalteten Ladegeräte nicht auf Spitzen ströme, sondern lediglich auf die Nennleistung des Gesamtsystems ausgelegt werden müssen.

Dabei hat das Energieversorgungssystem immer die Möglichkeit, die primär in den mechatronischen Komponenten der Bordnetze ge speicherte kinematische Energie bei negativen Beschleunigungs- vorgängen zumindest teilweise als elektrische Energie in die Re- kuperationsenergiespeicher zurückzuspeisen und so die Bord- und Sensornetze vor Stromspitzen zu schützen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung mindestens einer schematisch dargestellten Aus führungs form.

Figur 1 : perspektivische Ansicht der Bearbeitungsstation von vorn;

Figur 2 : Stirnansicht eines Werkstücktransportsystems;

Figur 3 : perspektivische Ansicht von schräg hinten eines Werk stückwagens ;

Figur 4 : perspektivische Ansicht der beweglichen Stützvorrich tung von schräg vorn;

Figur 5 : Blockschaltbild mit einem Batteriesystem für ein

48 V-Aktornetz, einem 24 V-Aktornetz mit Zwischenab griff und einem 24 V-Sensornetz ; Figur 6: Blockschaltbild mit einem Batteriesystem für ein 48 V-Aktornetz, einem Batteriesystem für ein

24 V-Aktornetz und ein 24 V-Sensornetz;

Figur 7: Blockschaltbild mit einem Batteriesystem für ein

48 V-Aktornetz, einem 24 V-Sensornetz mit DC/DC-Wand- leranschluss .

Die Figur 1 zeigt eine Bearbeitungsstation zum Bearbeiten von platten- und/oder brettartigen Werkstücken (9). Dazu hat die Be arbeitungsstation ein z.B. geradliniges langgestrecktes Maschi nenbett (1) , auf dem ein Werkstückstützgatter (10) aufgebaut ist. Entlang dem Werkstückstützgatter (10) ist ein Werkstück transportsystem (2) angeordnet. Letzteres besteht u.a. aus zwei z.B. parallel verlegten Transportschienen (3), die jeweils end seitig vor Drehscheiben (4, 5) enden. Auf den vor dem Werk stückstützgatter (10) gelegenen Schienen (3) bewegen sich - ggf. zu Gruppen zusammengefasste - selbstfahrende Werkstückwagen (6), die die Werkstücke (9) - vorwärts - entlang dem Werkstückstütz- gatter (10) transportieren. Auf einer hinter, über oder unter dem Werkstückstützgatter (10) gelegenen Transportschiene fahren die Werkstückwagen (6) zurück.

Das Werkstückstützgatter (10) dient zur Anlage der platten- oder brettförmigen Werkstücke, die beispielsweise aus Werkstoffen wie Holz, Spanplatten, Gipskartonagen, Faserzement oder dergleichen gefertigt sind. Zu diesen Werkstoffen zählen auch Verbundwerk stoffe und Aluminiumlegierungen. Gegenüber dem Werkstückstützgatter (10) und jenseits des Werk stücks (9) sind z.B. zwei Handhabungsgeräte (7) angeordnet, die jeweils eine Multifunktionseinheit (8) tragen und führen. Die Handhabungsgeräte (7) sind hier beispielsweise mehrgliedrige Ge- lenkroboter mit einer sogenannten RRR-Kinematik . Die serielle kinematische Struktur des Gelenkroboters (7) hat hier drei rota torische Hauptachsen und drei rotatorische Nebenachsen. Das letzte Glied der kinematischen Kette ist ein Arm, der einen um 360 Winkelgrade schwenkbaren Drehteller rotierbar lagert. An ihm ist der Roboterflansch eines die Multifunktionseinheit (8) la gernden Werkzeugschnittstellensystems adaptiert. Durch eine ent sprechend koordinierte Ansteuerung der einzelnen Achsen kann na hezu jede beliebig im Arbeitsraum des Gelenkroboters (7) gele gene gerade Strecke oder gekrümmte Bahnkurve abgefahren werden. Das lässt sich auch mit Handhabungsgeräten realisieren, die auf einem kartesischen, einem zylindrischen oder einem Polarroboter basieren. Die Roboter verfügen dann entsprechend über eine TTT- , RTT- oder RRT-Kinematik. Hierbei steht das „T" für translatori sche und das „R" für rotatorische Hauptachsen bzw. Führungen.

Jeder der beiden Gelenkroboter (7) trägt eine Multifunktionsein heit (8) . Letztere hat die Form eines langgestreckten Quaders mit nahezu quadratischen Stirnflächen. Die einzelne Multifunkti- onseinheit (8) weist eine Vielzahl angetriebener gleichartiger und/oder verschiedener Werkzeuge auf, mit denen in das jeweilige Werkstück (9) Bohrungen, Ausnehmungen, Schlitze oder dergleichen eingearbeitet werden können. Alle oder zumindest die meisten Werkzeuge sind an einer Seitenwand des Quaders angeordnet.

Die für einen Bearbeitungsschritt erforderlichen Werkzeuge, z.B. eine Gruppe von mehreren Bohrern, werden pneumatisch aus der Multifunktionseinheit (8) ausgefahren, verriegelt und in Rota tion versetzt. Mit rotierenden Bohrern wird nun die Multifunkti- onseinheit (8) in eine vorgewählte Position vor dem Werk

stück (9) positioniert und ab dort geradlinig mittels des Hand habungsgeräts (7) gegen das Werkstück (9) verfahren, um die er forderliche Lochreihe zu fertigen. Am Ende des Bohrvorganges wird die Multifunktionseinheit (8) zurückgezogen. Zugleich wer den die aktiven Bohrer unter Abschaltung ihrer Rotationsbewegung wieder in die Multifunktionseinheit (8) eingefahren. Im mittleren Bereich der Multifunktionseinheit (8) befindet sich z.B. ein zentraler elektrischer Antriebsmotor, ggf. ein Servomo tor. Der Servomotor, der z.B. über ein eigenes Kühlsystem ver fügt, treibt beispielsweise über mehrere Rädergetriebe die ein zelnen Werkzeugaufnahmen der Multifunktionseinheit (8) an. Ein- zelne Werkzeugaufnahmen sind an pneumatisch ausfahrbaren Spin deln bzw. Pinoien montiert.

An der einzelnen Multifunktionseinheit (8) kann auch ein 1D- oder ein 3D-Mehrkoordinatentaster oder dergleichen angeordnet sein. Die jeweiligen Taster, die aus der Multifunktionsein heit (8) herausgefahren oder herausgeklappt werden können, die nen dem Ausrichten der Multifunktionseinheit (8) gegenüber dem Werkstückstützgatter (10) bzw. dem Maschinenbett (1). Dazu sind am Werkstückstützgatter oder am Maschinenbett entsprechende Re- ferenzgeometriekörper angeordnet, die durch die Taster zu Mess werken angefahren werden können.

In oder an der Multifunktionseinheit (8) ist z.B. eine elektro nische Wasserwaage und ggf. auch ein Beschleunigungssensor ange- ordnet, um unabhängig von den Steuerungsdaten für die Handha bungsgeräte die Position der einzelnen Multifunktionseinheit (8) im dreidimensionalen Raum redundant kontrollieren zu können.

Nach Figur 1 befindet sich neben jedem Handhabungsgerät (7) eine Einheitsablagestelle (15). Auf den Einheitsablagestellen werden die Multifunktionseinheiten (8) durch die Handhabungsgeräte (7) zu Wartungs-, Austauschzwecken oder zum Werkzeugwechseln frei zugänglich abgelegt. Das Werkstücktransportsystem (2), vgl. Figur 1, stellt zum

Transport der Werkstücke (9) im Ausführungsbeispiel ein das Werkstückstützgatter (10) umrundendes Schienensystem mit daran oder darauf selbstfahrenden Werkstückwagen (6) zur Verfügung.

Das Schienensystem besteht hier aus zwei parallelen Transport schienen (221, 222), die jeweils endseitig vor Drehscheiben (4, 5) enden. Auf der vor dem Werkstückstützgatter (10) gelegenen Transportschiene (221) bewegen sich die - ggf. zu Gruppen zusam mengefassten - selbstfahrenden Werkstückwagen (6), die die Werk stücke (9) entlang dem Werkstückstützgatter (10) transportieren.

Die Figur 2 zeigt die vordere Stirnansicht des Werkstücktrans- portsystems (2) ohne die räumlich davor liegende Drehscheibe (4) aus Figur 1. Das Werkstücktransportsystem ist auf dem Maschinen bett (1) aufgebaut. Vorn und hinten am Maschinenbett sind die Transportschienen (221, 222) befestigt. Sie bestehen jeweils aus einem formsteifen Tragwinkel (223), einer Tragschiene (227) und einer Zahnstange (231). Dabei sitzt die Tragschiene (227) auf dem Tragwinkel (223), während die Zahnstange (231) im unteren Bereich des Tragwinkels (223) befestigt ist. Unterhalb der Zahn stange (231) ist am Maschinenbett eine Mehrleiterstrom- und Mehrleitersignalschiene (235) montiert. Letztere ist im oberen Bereich mithilfe einer Stromschienenabdeckung (237) abgedeckt. Entlang dem Maschinenbett (1) können pro Seite der Tragwin kel (223), die Transportschiene (221, 222), die Zahnstange (231) und die Mehrleiterstrom- und Mehrleitersignalschiene (235) aus vielen Einzelstücken zusammengesetzt sein.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind beide Transportschie nen (221) und (222) gleich lang und parallel zueinander orien tiert. Ihre Oberkanten liegen außerdem in einer gemeinsamen Ho- rizontalebene . An jedem Maschinenbettende enden zwei Transport schienenenden (225, 226) auf gleicher Höhe. Dort befindet sich nach Figur 1 jeweils eine elektrisch angetriebene Dreh

scheibe (4, 5) .

Um einen Werkstückwagen (6) beispielsweise von der hinteren Transportschiene (222) auf die vordere Transportschiene (221) umzusetzen, fährt der Werkstückwagen (6) nach Figur 1 auf die hintere Drehscheibentragschiene auf. Nun dreht sich die Dreh- scheibe um ihre hier vertikale Schwenkachse um 180 Winkelgrade. Von dort aus fährt der Werkstückwagen (6) auf die Transport schiene (221) auf. Hat der Werkstückwagen (6) nach dem Durchlau fen der Bearbeitungsstation das hintere Ende der Transport schiene (221) erreicht, fährt er auf die Drehscheibentragschiene der hinteren Drehscheibe (5) , um mit deren Hilfe auf die rück seitige Transportschiene (222) umgesetzt zu werden.

Demnach fährt jeder Werkstückwagen (6) innerhalb des Werkstück transportsystems (2) quasi im Kreis herum. Wenn die Winkelge- schwindigkeit der Drehscheibe (4, 5) auf die Fahrgeschwindigkeit des einzelnen Werkstückwagens (6) eingestellt ist - also die Drehscheibenumfangsgeschwindigkeit auf der Höhe der Tragschiene der Fahrgeschwindigkeit des Werkstückwagens (6) entspricht - um rundet der Werkstückwagen (6) ohne merkliche Geschwindigkeitsun- terbrechung durch die Drehscheiben (4, 5) den Transportweg des vorliegenden Einschienentransportsystems (2).

Der speicherprogrammierbaren Steuerung (690) des Einschienen- transportSystems (2) ist zu jedem Zeitpunkt eines Bearbeitung- zyklusses bekannt, wo sich welcher Werkstückwagen (6) befindet und welche Aufgabe er gerade erfüllt. Beispielsweise bilden die Werkstückwagen (6), die gemeinsam ein Werkstück (9) - während des Fräsens einer zur Fahrtrichtung der Transportwagen paralle len Längsnut - tragen, als Arbeitsläufer eine aktive Achse der Bearbeitungsstation. In Fahrtrichtung vor den Arbeitsläufern be finden sich als Vorausläufer die Werkstückwagen (6), die sich zwischen den Arbeitsläufern und der nächstgelegenen Dreh scheibe (5) auf der Transportschiene (221) bewegen. Die Trans portwagen (6), die sich zwischen der vorderen Drehscheibe (4) und den Arbeitsläufern befinden, sind die Nachläufer. Alle ande ren Transportwagen, die sich auf der Transportschiene (222) und den Drehscheiben (4, 5) bewegen oder verweilen sind die Rückläu fer. Die Funktion und ggf. auch der genaue Ort eines jeden ein zelnen Werkstückwagens (6) wird von der Steuerung des Einschie nentransportSystems (2) registriert oder überwacht.

Die Figur 3 zeigt die Rückseite eines Werkstückwagens (6) . Das zentrale Bauteil des Werkstückwagens (6) ist der winkelförmig gestaltete Grundkörper (261) . Unterhalb der Auskragung des Grundkörpers (261) ist ein Führungswagen (262) angeordnet. Der Führungswagen (262) ist z.B. ein Kugelumlaufschuh, der die Trag schienen (227) in den vertikalen Richtungen und in den Seiten richtungen wälzgelagert umgreift. Unterhalb des Führungswa gens (262) befindet sich eine Nebenwelle (271), die das schräg verzahnte Abtriebsrad (273) trägt. Die Nebenwelle (271), die in einem Lagerbock (267) wälzgelagert ist, hat ein - gestrichelt dargestelltes - Antriebsrad (272), das von einem am Grundkör per (261) angeformten Getriebegehäuse (266) nach außen hin um schlossen ist. Unterhalb des Getriebegehäuses (266) ist ein nach unten ragender Servomotor (264) mit einem ggf. integrierten Ge- triebe angeordnet. Auf der Welle des Servomotors (264) sitzt ein geradverzahntes - hier nicht dargestelltes - Ritzelrad, das mit dem Antriebsrad (272) der Nebenwelle (271) kämmt. An der Unterseite des Grundkörpers (261) ist neben dem Servomo tor (264) ein nach unten ragender Abnehmerkragarm (285), ein Blechbauteil, angeordnet. An ihm sind die Strom- und Signalab nehmer (286) federnd befestigt. Im vorliegenden Fall werden sie- ben Abnehmer (286) verwendet. Der obere ist z.B. an Masse ange schlossen. Die nächsten beiden Stromabnehmer (286) führen +48 V und -48 V bei z.B. 10 A Strom. Der vierte und fünfte Abnehmer sind jeweils ein Stromabnehmer (286) für +24 V und -24 V bei 5 A Strom. Die beiden unteren Abnehmer (286) sind Signalabnehmer für den z.B. hier verwendeten CAN-Bus .

Gemäß der Figur 3 sitzt auf dem Grundkörper (261) des Werkstück wagens (6) eine z.B. elektromechanisch betätigbare Spann

zange (290) . Im Zangengehäuse (291) ist ein Schieber mit zwei Kulissenausnehmungen angeordnet. Der Schieber - hier nicht dar gestellt - wird über einen elektrisch angetriebenen Kulissenan trieb - mit dem Servomotor (297) - zum Öffnen und Schließen der Spannzange (290) verfahren. Jede Kulissenausnehmung hat eine an dere Steigung.

Oberhalb des Schiebers sitzen quer zum Führungswagen (262) hin tereinander im Zangengehäuse (291) zwei Schlitten, von denen hier nur der hintere (294) sichtbar ist. Jeder Schlitten ist über einen Zapfen mit einer der Kulissenausnehmungen des Schie- bers verbunden. Zudem trägt jeder Schlitten auf seiner Oberseite ein Greifelement (295, 296). Das in Figur 3 vorn angeordnete Greifelement (296) legt sich an der Rückseite des plattenförmi gen Werkstücks (9) über einen nur kurzen Hub an. Dazu hat die unter dem Schlitten (294) gelegene Kulissenausnehmung nur eine geringe Steigung. Das hier hinten liegende Greifelement (295) hat die Aufgabe, ein auf dem Werkstückwagen (6) aufgesetztes Werkstück (9) nicht nur zu greifen, sondern auch gegen das Werk- stückstützgatter (10) und das Greifelement (296) zu ziehen. Da für ist ein großer Hub erforderlich. Also hat hier die Kulissen ausnehmung im Schlitten eine große Steigung. Die Spannzange (290) hat unterhalb der seitlichen Auskragungen der Greifelemente (295, 296) jeweils einen Lagerbock (310). Je der Lagerbock (310) weist z.B. zwei nebeneinanderliegende Rollen auf. Diese Rollen nehmen die Werkstücklast auf.

Nach Figur 1 hat beispielsweise mittig das Werkstückstützgat ter (10) eine Aussparung (14), in der eine spezielle Stützein richtung (430), vgl. Figuren 4 und 5, auf dem Maschinenbett (1) gelagert ist. Die Aussparung (14) ist hier gegenüber den beiden Handhabungsgeräten (7) angeordnet.

Die Figuren 4 und 5 zeigen die Stützeinrichtung (430) aus zwei verschiedenen Richtungen. Die in Figur 4 dargestellte Stützein- richtung (430) weist mit ihrer Vorderseite nach vorn. Sie be steht aus zwei ineinander verschachtelten Stützböcken (450,

470) . Jeder Stützbock (450, 470) ist eine Art Turm, der jeweils zwei z.B. baugleiche Seitenwangen (455, 475) aufweist. Jede Saugerseitenwange (455) des Stützbocks (450) trägt an ihrer Außenseite eine Vielzahl z.B. gleichartiger Saugerträger (457), die jeweils zueinander einen z.B. konstanten Abstand haben. An jedem der hier übereinander angeordneten Saugerträger (457) be findet sich z.B. jeweils ein Saugelement (458), das als Vakuum- sauger aufgebaut ist.

Mithilfe der übereinanderlregenden Saugelemente (458), deren Saug- bzw. Anlageebene eine gedachte Stützfläche (465) bildet, werden in der Regel große plattenartige Werkstücke (9) gegen den Saugerstützbock (450) gesaugt, um die Werkstücke (9) z.B. beim Bohren oder Fräsen fest am Werkstückstützgatter (10) entgegen der Werkzeugauszugskräfte zu halten. Der Saugerstützbock (450) ist auf einer am Maschinenbett (1) be festigten Bodenplatte (435) elektromotorisch verschiebbar gela gert, um die Saugelemente (458) an die Werkstücke (9) anzulegen.

Der im Saugerstützbock (450) angeordnete Gleiterstützbock (470) weist an den vorderen Stirnflächen der Gleiterseitenwangen (475) jeweils eine durchgehende Gleitschiene (478) auf, vgl. Figur 5. Beide Gleitschienen (478) spannen mit ihren vorderen Anlageflä chen eine Stützfläche (485) auf. Während des Bearbeitens der Werkstücke (9), beispielsweise beim Sägen oder Fräsen einer ho- rizontalen Längsnut, gleitet das von den Werkstückwagen (6) ge führte Werkstück (9) entlang dem Werkstückstützgatter (10). Da bei rutscht es über die vorstehenden Gleitschienen (478), gegen die es aufgrund der Bearbeitungskräfte gepresst wird. Der

Gleiterstützbock (470) ist dazu ebenfalls auf der am Maschinen- bett (1) befestigten Bodenplatte (435) gegen das entlangglei tende Werkstück (9) mittels des Servomotors (490) elektromoto risch verschiebbar gelagert.

Innerhalb des umbauten Raumes des Gleiterstützbocks (470) ist ca. mittig ein Sensorenträger (444) angeordnet, an dem eine Sen sorenträgerplatte (445) befestigt ist. Letztere dient z.B. dem Halten von verschiedenen Sensoren, mittels derer die Werkstü cke (9) ggf. über Barcodes identifiziert, gezählt und/oder zur Kontrolle vermessen werden.

In den Figuren 6 bis 8 werden die Blockschaltbilder von drei Energieversorgungssystemen gezeigt. Alle drei Systeme verwenden jeweils mindestens einen an einem Ladegerät (640, 645) ange schlossenen Rekuperationsenergiespeicher (650, 651).

Jeder Rekuperationsenergiespeicher (650, 651) ist ein System aus mehreren Akkumulatoren. Jeder Akkumulator ist ein wiederauflad barer Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Ba sis . Der Ladevorgang der niederohmigen Akkumulatoren beruht auf der elektrolytischen Umkehrung der bei der Entladung ablaufenden chemischen Reaktion durch Anlegen einer elektrischen Spannung. Der Rekuperationsenergiespeicher (650) nach den Figuren 6 bis 8 besteht z.B. aus einer Reihenschaltung aus vier 12 V-Bleiakkumu- latoren, während der Rekuperationsenergiespeicher (651) nach den Figur 7 nur aus zwei hintereinander geschalteten 12 V-Bleiakku- mulatoren aufgebaut ist. Anstelle der Bleiakkumulatoren können Lithium-Ionen-Akkumulatoren, Nickel-Cadmium-Akkumulatoren, Ni- ckel-Metallhybrid-Akkumulatoren oder dergleichen verwendet wer den .

Gemäß der Figur 6 versorgt das Energieversorgungssystem drei verschiedene Netze, ein Schienenbordnetz (610) , ein Gerätebord netz (620) und ein Sensornetz (630). Das Schienenbordnetz (610) ist ein Aktornetz, das mit z.B. 48 V-Gleichspannung betrieben wird. Es (610) umfasst das Werkstücktransportsystem (2) mit den Transportschienen (3), ggf. mit den Drehscheiben (4, 5) und mit den darauf fahrenden z.B. 6 bis 20 Werkstückwagen (6), vgl Fi gur 1. Jeder Werkstückwagen (6) benötigt eine Nennleistung von z.B. 100 W, jedoch eine Spitzenleistung von bis zu 480 W.

Das Schienenbordnetz (610) ist unter der Zwischenschaltung eines Nothaltsystems (660) über einen Gleichstromzwischenkreis (602) für z.B. 24 V bei 100 A an ein Ladegerät (640) und an den Reku perationsenergiespeicher (650) angeschlossen. Das Ladege

rät (640) wird aus einem Wechsel- oder Drehstromniederspannungs- netz (600) gespeist. Das Wechsel- oder Drehstromniederspannungs- netz (600) liefert im Ausführungsbeispiel 400 V Drehstrom. Das Ladegerät (640) formt daraus einen Gleichstrom mit z.B. 48 V bei einer Ladestromstärke von 30 A, mit dem der Rekuperationsener giespeicher (650) bedarfsgesteuert geladen wird. Der Rekuperati onsenergiespeicher (650) weist bei einer BernessungsSpannung von 48 V eine Nennkapazität von 10 Ah auf.

Selbstverständlich können die Ladegeräte (640, 645) auch Mehrbe reichsladegeräte sein, deren jeweilige Eingänge an Wechsel- oder Drehstromniederspannungsnetze mit unterschiedlichen Netzspannun gen und Netzfrequenzen anschließbar sind. Mehrbereichsladegeräte sind dann auch für Netze geeignet, die anstelle von 400 V bei 50 Hz ggf. 120 V bei 60 Hz oder 230 V bei 50 Hz aufweisen.

Am Rekuperationsenergiespeicher (650) erfolgt an der Verbin dungslasche zwischen dem zweiten und dem dritten Akkumulator der Zwischenabgriff des Gleichstromzwischenkreises (606) zur Versor gung des Gerätebordnetzes (620). Das Gerätebordnetz (620) ver sorgt z.B. die Servomotoren (297) der Spannzange (290) der ein zelnen Werkstückwagen (6) . Ggf. hängen auch der oder die

elektrischen Antriebe (490) der Stützeinrichtung (430) sowie die Elektromoren der Handhabungsgeräte (7) an diesem Gerätebordnetz. Zwischen dem Gerätebordnetz (620) und dem Gleichstromzwischen- kreis (606) ist ebenfalls ein Nothaltsystem (670) geschaltet.

Am Gleichstromzwischenkreis (606) ist das Sensornetz (630) über die Sensornetzversorgungsleitung (609) und eine 30 A-Absiche rung (680) angeschlossen. Die am Sensornetz (630) als konkretes Beispiel angeschlossenen Sensorbaugruppen (635-638) sind in der Regel einzelne Elektronikbaugruppen, die neben dem eigentlichen Sensor eine Rechen- und Speichereinheit sowie elektronische Kom- munikationsmodule aufweisen. Das oder die Kommunikationsmodule dienen dem Senden der erfassten, ggf. schon aufbereiteten oder ausgewerteten Sensorsignale und dem Empfangen entsprechender Übertragungsquittierungen oder anderer Steuerungsanweisungen. Hierbei beinhaltet die Sensorbaugruppe (635) ein Weg- und/oder Winkelmesssystem, die Sensorbaugruppe (636) z.B. einen indukti ven Näherungssensor, die Sensorbaugruppe (637) z.B. einen kapa zitiven Näherungssensor und die Sensorbaugruppe (638) einen Tem peratursensor . Das jeweilige Energieversorgungssystem ist über die SPS (690) zumindest mittels der Signalleitungen (643, 661, 671, 691, 692) wenigstens mit dem Ladegerät (640) und den Nothaltsystemen (660, 670) verbunden . Das Ladegerät (640) und das Ladegerät (645) aus Figur 7 haben jeweils einen Wechselstromausfallmeldekontakt (642) und (647) nach Figur 7. Letzterer registriert einen Spannungsausfall des jeweiligen Wechsel- oder Drehstromniederspannungsnetzes (600, 605) . Diesen Ausfall registriert die SPS (690) . Sie beendet - in Kenntnis der verbleibenden Kapazität der Rekuperationsenergie- speicher (650, 651) - die gerade laufenden Bearbeitungsvorgänge des Transport- und/oder Bearbeitungssystems ordentlich. Ab schließend veranlasst sie, dass die Multifunktionseinheiten (8), die Handhabungsgeräte (7) und die Werkstückwagen (6) in entspre- chende Parkstellungen überführt werden, um dann ggf. abgeschal tet zu werden.

Die Nothaltsysteme (660) und (670) bestehen u.a. aus einer elektronischen Schaltung, einem Abschaltrelais und einer 100 A- Sicherung. Den Nothaltsystemen (660, 670) sind mit Doppelschlie ßern versehene Nothaltmeldekontakte (665, 675) vorgeschaltet. Letztere werden innerhalb des Transport- und/oder Bearbeitungs systems während des regulären Betriebs durch unerlaubte Handlun- gen wie beispielsweise das Betreten von Trittmatten, das Durch dringen von Lichtvorhängen oder das Öffnen von Schutzzäunen aus gelöst. Über die Notstoppleitungen (691, 692) werden die Ab schaltrelais der Nothaltsysteme (660, 670) über die SPS (690) einzeln oder gemeinsam zum Stoppen des Transport- und/oder Bear beitungssystems betätigt.

Die Figuren 6 bis 8 stellen im Wesentlichen nur das Energiever sorgungssystem dar, sodass bei allen Aktor- und Sensorkomponen- ten (264, 297, 490, 635-638) auf die Darstellung der Bus- bzw. Signalleitungen verzichtet wird.

Auch das Energieversorgungssystem nach Figur 7 versorgt das Schienenbordnetz (610), das Gerätebordnetz (620) und das Sensor- netz (630). Allerdings ist das gleichstromführende 24 V-Aktor- netz (620) über den Gleichstromzwischenkreis (607) an einen se paraten Rekuperationsenergiespeicher (651) angeschlossen, der wiederum über das Ladegerät (645) am Wechsel- oder Drehstromnie derspannungsnetz (605) hängt. Auch hier ist das Ladegerät (645) über einen Wechselstromausfallmeldekontakt (647) in der Ausfall meldeleitung (648) mit der SPS (690) verbunden.

Das Sensornetz (630) ist über die 30 A-Absicherung (680) mittels der Sensornetzversorgungsleitung (609) am Gleichstromzwischen- kreis (607) angeschlossen.

Die Figur 8 zeigt ein Energieversorgungssystem für mindestens ein System zum Transport und/oder zum Bearbeiten von Werkstü- cken (9), das - wie die Figuren 1 und 2 darstellen - Transport schienen (221, 222), Drehscheiben (4, 5) und/oder Weichen auf weist, auf denen eine Vielzahl von selbstfahrenden, elektrisch angetriebenen, werkstücktragenden Werkstückwagen (6) gelagert und geführt sind. Dabei werden die Antriebseinheiten (264) der Werkstückwagen (6) in ihrem Schienenbordnetz (610) über einen Rekuperationsenergiespeicher (650) versorgt, wobei dieser (650) an einem aus einem Wechsel- oder Drehstromniederspannungs- netz (600) gespeisten Ladegerät (640) elektrisch angeschlossen ist .

Bei diesem Energieversorgungssystem fehlt gegenüber den Systemen nach den Figuren 6 und 7 das 24 V-Aktornetz (620) . Um das 24 V- Sensornetz (630) aus dem 48 V führenden Gleichstromzwischen- kreis (602) versorgen zu können, ist der Absicherung (680) des Sensornetzes (630) ein DC/DC-Wandler (655) vorgeschaltet. Letz terer ist ein selbstgeführter Stromrichter, der eine hohe

Gleichspannung, z.B. 48 V, in eine niedrigere Gleichspannung, z.B. 24 V, umwandelt. Der sensornetzseitige Ausgang des Gleich spannungswandlers (655) ist maximal mit z.B. 30 A belastbar.

Ggf. kann die Funktion des Gleichspannungwandlers (655) von der SPS (690) überwacht werden.

Ist die Variante nach Figur 8 für ein Werkstücktransportsys tem (2) gedacht, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, werden die Antriebseinheiten der Drehscheiben (4, 5) auf 48 V umgestellt und am 48 V-Schienenbordnetz (610) angeschlossen. Diese Möglichkeit besteht auch bei den Energieversorgungssyste men nach den Figuren 6 und 7.

Selbstverständlich kann das Energieversorgungssystem nach Fi gur 8 auch für Geräte oder Maschinen eingesetzt werden, die meh rere oder eine Vielzahl elektrisch oder elektromechanisch ange triebener Linearachsen aufweisen. Letztere werden beispielsweise in Großhubgreifern oder Werkzeugmaschienenschlitten von Bearbei tungsmaschinen eingebaut. Bezugszeichenliste :

1 Maschinenbett

2 WerkstücktransportSystem, EinschienentransportSystem

3 Transportschiene , Schienenwegabschni11

4, 5 Drehscheiben, Umsetzer, Schienenwegabschnitte

6 Werkstückwagen, selbstfahrend, Transportwagen

7 Handhabungsgeräte

8 Multifunktionseinheiten, werkzeugtragend

9 Werkstück, platten- und/oder brettartig

10 Werkstückstützgatter

11 Stützen

12 Anlehnplatten, Anlehnleisten

13 Bürstenreihen

14 Aussparung

15 Einheitsablagestellen

221, 222 Transportschienen, Schienen

223 Tragwinkel

225, 226 Enden der Transportschienen

227 Tragschienen

231 Zahnstangen

235 Mehrleiterstrom- und Mehrleitersignalschienen

237 Stromschienenabdeckung

261 Grundkörper, winkelförmig

262 Führungswagen, Kugelumlaufschuh

264 Antriebseinheit von (6), Servomotor

Motor, ggf. mit integriertem Getriebe

266 Getriebegehäuse, plattenförmig

267 Lagerbock mit zwei Wälzlagern 271 Antriebswelle, Nebenwelle

272 Antriebsrad, groß, unten

273 Abtriebsrad, klein, oben

282 Schmierrad, Filzrad

285 Abnehmerkragarm , Blechbauteil

286 Strom- und Signalabnehmer , federnd; Abnehmer

290 Spannzange

291 Zangengehäuse

294 Schlitten

295, 296 Greifelemente

297 Antriebseinheit, Kulissenantrieb,

Servomotor, Getriebemotor

310 Lagerböcke

311 Rollen

430 Stützeinrichtung, Stützvorrichtung

435 Bodenplatte

436 Führungsschienen

444 Sensorenträger

445 Sensorenträgerplatte

450 Saugerstützbock, Stützbock

455 Saugerseitenwangen

456 Saugerversteifungsplatte

457 Saugerträger

458 Saugelemente, Sauger, Vakuumsauger

465 Stützfläche, gedachte Ebene

470 Gleiterstützbock, Stützbock

475 Gleiterseitenwangen

476 Gleiterversteifungsplatte

478 Gleitelemente, Gleitschienen 485 Stützfläche, gedachte Ebene

490 Antriebseinheit, Getriebemotor, Servomotor

600 Wechsel- oder Drehstromniederspannungsnetz (230/400V) für (610), Versorgungsnetz, SpannungsVersorgung

602 Gleichstromzwischenkreis 48 V/100 A

605 Wechsel- oder Drehstromniederspannungsnetz (230/400V) für (620), Versorgungsnetz, SpannungsVersorgung

606 Gleichstromzwischenkreis 24 V/100 A mit

Zwischenabgriff an (650)

607 Gleichstromzwischenkreis 24 V/100 A

609 Sensornetzversorgungsleitung für (630) 610 Aktornetz (48 V) , Schienenbordnetz, Netz

620 Aktornetz (24 V), Gerätebordnetz, Netz

630 Sensornetz (48 V) , Netz

635 Sensorbaugruppe mit Weg- und/oder Winkelmesssystem

636 Sensorbaugruppe mit induktivem Sensor

637 Sensorbaugruppe mit kapazitivem Sensor

638 Sensorbaugruppe mit Temperatursensor

640 Ladegerät für (602)

642 Wechselstromausfallmeldekontakt für (640)

643 Ausfallmeldeleitung, Signalleitung

645 Ladegerät für (607)

647 Wechselstromausfallmeldekontakt für (645)

648 Ausfallmeldeleitung, Signalleitung 650 Rekuperationsenergiespeicher für (610),

AkkumulatorSystem

651 Rekuperationsenergiespeicher für (620),

AkkumulatorSystem

655 Gleichspannungswandler, DC/DC-Wandler für (630) Nothaltsystem für (610)

Nothaltmeldeleitung, Signalleitung Nothaltmeldekontakt für (660)

Nothaltsystem für (620)

Nothaltmeldeleitung, Signalleitung Nothaltmeldekontakt für (670)

Absicherung für (630)

SPS, speicherprogrammierbare Steuerung Notstoppleitung, Signalleitung

Notstoppleitung, Signalleitung

Claims

5 Patentansprüche :

1. Energieversorgungssystem für mindestens ein System zum Trans it) port und/oder zum Bearbeiten von Werkstücken (9), das eine Viel zahl von elektrischen Antriebseinheiten (264, 297, 490) auf weist, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Antriebseinheiten (264, 297, 490) in ihrem Versor gungsnetz (610, 620) über mindestens einen Rekuperationsener- 15 giespeicher (650, 651) versorgt werden, wobei dieser oder

diese (650, 651) an einem aus einem Wechsel- oder Drehstrom niederspannungsnetz (600) gespeisten Ladegerät (640, 645) elektrisch angeschlossen ist oder sind.

20

2. Energieversorgungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass das System zum Transport und/oder zum Bearbeiten von platten- und/oder brettartigen Werkstücken (9) mindestens ein Werkstückstützgatter (10), mindestens eine Stützeinrich-

25 tung (430), mindestens mehrere Schienenwegabschnitte (3-5, 221, 222) und daran geführte Werkstückwagen (6) umfasst, wobei an dem Werkstückstützgatter (10) die Werkstücke (9) verschiebbar anlie- gen, wobei im Werkstückstützgatter (10) eine Stützeinrich tung (430) integriert ist, die die Werkstücke (9) während der 30 Bearbeitung abstützt und/oder fixiert, wobei die Schienenweg

teile (3-5) zumindest bereichsweise entlang dem Werkstückstütz gatter (10) angeordnet sind und mindestens aus Transportschie nen (221, 222), aus Drehscheiben (4, 5) und/oder aus Weichen be stehen, auf oder an denen eine Vielzahl von selbstfahrenden, elektrisch angetriebenen, werkstücktragenden Werkstückwagen (6) gelagert und geführt werden.

3. Energieversorgungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass das System zum Transport und/oder zum Bearbeiten von Werkstücken (9) ausgestattet ist

- mit mindestens einem Handhabungsgerät (7), das ein automatisch gesteuerter, frei programmierbarer - in drei oder mehr Achsen beweglicher - Mehrzweckmanipulator ist,

- mit mindestens einer von jeweils einem Handhabungsgerät (7) getragenen und geführten Multifunktionseinheit (8), die min destens zwei verschiedene Werkzeuge aufweist,

- wobei zur Bearbeitung des ruhenden oder bewegten Werk- Stücks (9) über das Handhabungsgerät (7) mindestens ein Werk zeug am Werkstück (9) zum Eingriff bringbar ist.

4. Energieversorgungssystem gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das System zum Transport und/oder zum Bearbeiten von Werkstücken (9) Antriebseinheiten (297, 490) der Handhabungsgeräte (7), der Multifunktionseinheit (8) und der Drehscheiben (4, 5) in einem Gerätebordnetz (620) sowie eine Vielzahl von Sensoren in einem Sensornetz (630) bündelt, wobei das Gerätebordnetz (620) und das Sensornetz (630) jeweils eine Teilspannung des Schienenbordnetzes (610) aufweisen und über ei nen separaten Rekuperationsenergiespeicher (651) versorgt wer den, wobei auch dieser Rekuperationsenergiespeicher (651) an ei nem aus einem Wechsel- oder Drehstromniederspannungsnetz (602) gespeisten Ladegerät elektrisch angeschlossen ist.

5. Energieversorgungssystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass das Gerätebordnetz (620) und das Sensornetz (630) über einen Zwischenabgriff des Rekuperationsenergiespei- chers (650) versorgt werden.

6. Energieversorgungssystem gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensornetz (630) jeweils eine Teilspannung des Schienenbordnetzes (610) aufweist und aus dem Rekuperationsenergiespeicher (650) über einen Gleichspannungs- wandler (655) versorgt wird.

7. Energieversorgungssystem gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kinetische Energie der aus den Netzen (610, 620) gespeisten Antriebseinheiten (264, 297, 490) in deren Elektromotoren beim Bremsen oder Stoppen in elektrische Energie umgewandelt wird, die - zum Abbau von Spannungsspitzen - zur Teilaufladung der Rekuperationsenergiespeicher (650, 651) in diese einspeisbar ist.

8. Energieversorgungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass das einzelne Ladegerät (640, 645) jeweils ein Mehrbereichsladegerät ist, dessen Eingang an Wechsel- oder Dreh stromniederspannungsnetzen mit unterschiedlichen Netzspannungen und Netzfrequenzen anschließbar ist.

9. Energieversorgungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass das oder die Wechsel- oder Drehstromniederspan- nungsnetze (600, 605) 400-Volt-Dreiphasenwechselstrom liefern.

10. Energieversorgungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass das Schienenbordnetz (610) mit 48-Volt-Gleich- strom betreibbar ist, während das Gerätebordnetz (620) und das Sensornetz (630) nur 24-Volt-Gleichstrom benötigt.