DE102005059677B3

DE102005059677B3 - Anordnung und Verfahren zur Regulierung der Geschwindigkeit eines Werkstückträgers in kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten mit Längstransfer

Info

Publication number: DE102005059677B3
Application number: DE200510059677
Authority: DE
Inventors: Andreas Schmidt; Markus Lotz; Günter Prof.Dr.-Ing. Höhne; Torsten Dr.-Ing. Brix; Otto Dr.-Ing. Diederich; Jörg Döring
Original assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Current assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2025-12-15

Abstract

Anordnung und Verfahren zur Regulierung der Geschwindigkeit eines Werkstückträgers in kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten mit Längstransfer Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung und ein Verfahren zur Regulierung der Geschwindigkeit eines mit form- oder kraftschlüssigen Zugmitteln transportierten Werkstückträgers in kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten mit Längstransfer bereitzustellen. Zur Geschwindigkeitsänderung eines Werkstückträgers (1a) wird in einem Bearbeitungsabschnitt (3a) des Montage- und Bearbeitungsautomaten mit Längstransfer ein zweites, in Richtung und Geschwindigkeit steuerbares form- oder kraftschlüssiges Zugmittel an der gegenüberliegenden Seite des im Werkstückträger (1a) gelagerten und in das Zugmittel eingreifenden und feststellbaren Elementes positioniert, wobei letzteres freigegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Regulierung der Geschwindigkeit eines Werkstückträgers in kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten mit Längstransfer. Sie ermöglicht die Integration von Bearbeitungsabschnitten innerhalb eines Montagesystems mit kontinuierlicher Werkstückbewegung im Längstransfer, in denen die Werkstückträger eine zu den kontinuierlichen Bearbeitungsabschnitten verschiedene Geschwindigkeit haben. Um diese Werkstückträger aus dem kontinuierlichen Bearbeitungsabschnitt mit konstanter Geschwindigkeit in den diskontinuierlichen Teilabschnitt und umgekehrt zu überführen, ist eine positive oder negative Beschleunigung erforderlich.

Aus dem Stand der Technik ( DE 102 52 704 A1 ) ist eine Vorrichtung zur Schnellförderung von Werkstückträgern bekannt, bei der die Werkstückträger innerhalb eines Linearführungssystems mit hoher Geschwindigkeit frei in beliebige Positionen geführt werden können. Jedoch ist mit dieser Lösung keine Regulierung der Transportgeschwindigkeit eines Werkstückträgers an einer Bearbeitungsstation möglich. Hiermit wird nur einer schneller Transport der Werkstückträger zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen realisiert.

Daneben wird in der DE 94 11 706 U1 eine Anordnung zur Regulierung der Geschwindigkeit eines Werkstückträgers in einem kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten beschrieben, wobei dies durch ein kraftschlüssiges Zugmittel (Doppelgurtförderband) und einem an den Werkstückträgern befindlichen und in das Zugmittel eingreifenden und feststellbaren Element realisiert wird. In den Bearbeitungsabschnitten, in denen eine Regulierung der Geschwindigkeit des Werkstückträgers erforderlich ist, ist parallel zum kraftschlüssigen Zugmittel ein zweites in Richtung und Geschwindigkeit steuerbares, form- oder kraftschlüssiges Zugmittel angeordnet, dessen umlaufende Außenfläche wenigstens einen Mitnehmernocken aufweist, der mit dem Werkstückträger formschlüssig zusammenwirkt.

Aus der DE 698 09 774 ist ein modulares Fördersystem mit mehreren beweglichen Elementen mit unabhängiger Steuerung bekannt. Hierbei werden die Positionen der einzelnen direkt angetriebenen Werkstückträger mit einem Linear-Codier-Leser bestimmt. Bei dieser Lösung erweist sich jedoch von großem Nachteil, dass nach einem unvorhergesehenem Stromausfall die Positionen der einzelnen Werkstückträger nicht wiedererkannt werden und somit der Neustart des Montage- und Bearbeitungsautomaten nur mit einem großen Aufwand zu realisieren ist. Daneben erfordert der Einsatz von Werkstückträgern mit Direktantrieben einen wesentlich höheren technischen und finanziellen Aufwand.

Nur durch eine Vergrößerung der jeweiligen Montage- bzw. Bearbeitungsstrecke, ist es derzeit möglich, innerhalb eines kontinuierlichen Prozesses einzelne Montage- oder Bearbeitungsoperationen mit unterschiedlichem Zeitbedarf durchzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung und ein Verfahren zur Regulierung der Geschwindigkeit eines mit form- oder kraftschlüssigen Zugmitteln transportierten Werkstückträgers in kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten mit Längstransfer bereitzustellen, wobei der technische und finanzielle Aufwand minimiert werden soll.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe anordnungsseitig mit den Merkmalen des Anspruches 1 und verfahrensseitig mit den Merkmalen des dritten Patentanspruches.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist im Unteranspruch 2 angegeben.

Mit der Erfindung können innerhalb eines Montage- bzw. Bearbeitungsautomaten, in dem sich die mittels form- oder kraftschlüssiger Zugmittel transportierten Werkstückträger kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, verschiedene Montage- und Bearbeitungsprozesse mit unterschiedlichem Zeitbedarf realisiert werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 – prinzipieller Aufbau eines erfindungsgemäßen kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten mit Längstransfer
2 – erfindungsgemäßer Bearbeitungsabschnitt des Montage- oder Bearbeitungsautomaten
3 – Seitenansicht eines Werkstückträgers mit Transportvorrichtung
4 – Perspektivansicht eines Werkstückträgers mit Transportvorrichtung
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten mit Längstransfer, der aus einzelnen, miteinander verkoppelten Bearbeitungsabschnitten (3a...3d) aufgebaut ist, prinzipiell dargestellt, wobei die Anzahl der einzelnen Bearbeitungsabschnitte auch größer oder kleiner als vier sein kann. In jedem Bearbeitungsabschnitt läuft ein Zahnriemen (4a...4d) mit gleichbleibender Geschwindigkeit v_R1 um. Die auf einem Führungssystem (2) montierten Werkstückträger (1) befinden sich über eine Zahnscheibe (6), die drehbar im Gestell des Werkstückträgers (1) gelagert ist, im Eingriff mit dem im jeweiligen Bearbeitungsabschnitt (3a...3d) umlaufenden Zahnriemen (4a...4d).
Für den Transport eines Werkstückträgers (1) mit der Geschwindigkeit v_R1, ist dieser mit einer geeigneten Einrichtung zu Blockierung der Drehbewegung der Zahnscheibe (6) gegenüber dem Gestell des Werkstückträgers (1) ausgerüstet. Dies kann z. B. mit Hilfe einer Kupplung oder eines Freilaufes realisiert werden. Diese Blockiereinrichtung ist schaltbar ausgeführt.
Bei eingeschaltetem Blockierelement (Stillstand der Zahnscheibe (6)) bewegt sich der Werkstückträger (1) in den einzelnen Bearbeitungsabschnitten (3a...3d) mit der Geschwindigkeit des umlaufenden Zahnriemens (4a...4d) v_W = v_R1.
Zur Geschwindigkeitsänderung eines Werkstückträgers (1a) wird im Bearbeitungsabschnitt (3a) ein zweiter, in Richtung und Geschwindigkeit steuerbarer Zahnriemen (5) an der gegenüberliegenden Seite der im Werkstückträger (1a) gelagerten Zahnscheibe (6a) in Eingriff gebracht, wobei das Blockierelement zeitgleich die Rotationsbewegung der Zahnscheibe (6a) frei gibt.
Über eine Geschwindigkeitsänderung des zweiten Zahnriemens (5) kann nun die Geschwindigkeit des mit beiden Zahnriemen im Eingriff befindlichen Werkstückträgers (1a) reguliert werden. Wenn die Bewegungsrichtungen des zusätzlichen Zahnriemens (5) und des umlaufenden Zahnriemens (4a) gleichgerichtet sind und die Geschwindigkeit des zweiten Zahnriemens v_R2 größer ist als die des umlaufenden Zahnriemens v_R1, so bewegt sich der Werkstückträger mit einer Geschwindigkeit v_W, die größer ist als die des umlaufenden Zahnriemens, aber kleiner als die des zusätzlichen Zahnriemens (V_R2 > v_W > v_R1).
Für den Fall, dass die Geschwindigkeit des zusätzlichen Zahnriemens (5) in Betrag und Richtung der Geschwindigkeit des umlaufenden Zahnriemens (4a) entspricht, bewegt sich der Werkstückträger (1a) gleichfalls mit dieser Geschwindigkeit (v_R1 = v_R2 = v_W).
Durch Reduzierung der Geschwindigkeit des zusätzlichen Zahnriemens (5) auf einen Betrag der kleiner ist als der des gleichgerichteten umlaufenden Zahnriemens (4a), kann die Bewegung des Werkstückträgers (1a) verlangsamt werden (v_R2 < v_W < v_R1).
Wenn die Bewegungsrichtung beider Zahnriemen entgegengesetzt ist, kommt der Werkstückträger bei gleichen Beträgen der Zahnriemengeschwindigkeiten zum Stillstand (v_R1 – v_R2 = v_W = 0).
Wenn die Geschwindigkeit des zusätzlichen, entgegengesetzt gerichteten Zahnriemens (5) v_R2 größer ist, als die des umlaufenden Zahnriemens (4a) v_R1, so bewegt sich der Werkstückträger (1a) mit der Richtung des zusätzlichen Zahnriemens (5), aber mit kleinerer Geschwindigkeit (v_W < v_R2).
Ist die Geschwindigkeit des umlaufenden Zahnriemens (4a) v_R1 größer als die Geschwindigkeit des entgegengesetzt gerichteten zweiten Zahnriemens (5) v_R2, so bewegt sich der Werkstückträger (1a) mit der Richtung des umlaufenden Zahnriemen (4a), jedoch mit einer kleineren Geschwindigkeit (V_W < v_R1).
Für einen fehlerfreien Übergang des betreffenden Werkstückträgers aus einem Bearbeitungsabschnitt (3b...3i) mit gleichbleibender Geschwindigkeit v_R1 in den Bearbeitungsabschnitt (3a) mit regulierbarer Geschwindigkeit und umgekehrt ist es erforderlich, dass die Geschwindigkeit des Werkstückträgers (1a) v_W am Anfang und am Ende des Bearbeitungsabschnittes (3a) der gleichbleibenden Geschwindigkeit des umlaufenden Zahnriemens (4a) v_R1 angeglichen wird.
Die Erfindung ermöglicht demnach eine stufenlose Regulierung der Geschwindigkeit von Werkstückträgern in längslaufenden, kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten, wobei als Antriebselemente form- oder kraftschlüssige Zugmittel verwendet werden. Damit können verschiedene Montage- und Bearbeitungsprozesse mit unterschiedlichem Zeitbedarf innerhalb eines kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten mit geringem Aufwand realisiert werden.

1: Werkstückträger
2: Führungssystem
3a: Bearbeitungsabschnitt des Montage- und Bearbeitungsautomaten mit regulierbarer Geschwindigkeit
3b-3d: Bearbeitungsabschnitt des Montage- und Bearbeitungsautomaten mit konstanter Geschwindigkeit
4a-4d: kontinuierlich umlaufende Zahnriemen
5: zusätzlicher steuerbarer Zahnriemen
6: Zahnscheibe

Claims

Anordnung zur Regulierung der Geschwindigkeit eines Werkstückträgers in einem kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten mit Längstransfer, der mehrere Bearbeitungsabschnitte aufweist und bei dem der Transport des Werkstückträgers in den einzelnen Bearbeitungsabschnitten jeweils mit einem form- oder kraftschlüssigen Zugmittel und mit einem an den Werkstückträgern befindlichen und in das Zugmittel eingreifenden und feststellbaren Element realisiert wird, wobei in dem Bearbeitungsabschnitt (3a) des kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten, indem die Regulierung der Geschwindigkeit eines Werkstückträgers (1a) realisiert werden soll, parallel zum ersten form- oder kraftschlüssigen Zugmittel ein zweites, in Richtung und Geschwindigkeit steuerbares, form- oder kraftschlüssiges Zugmittel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite form- oder kraftschlüssige Zugmittel gleichfalls mit dem in das erste form- oder kraftschlüssige Zugmittel eingreifende und feststellbare Element dieses Werkstückträgers in Eingriff kommt.
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die form- oder kraftschlüssigen Zugmittel Zahnriemen sind und das in das Zugmittel eingreifende und feststellbare Element eine Zahnscheibe ist.
Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit eines Werkstückträgers in einem kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten mit Längstransfer nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zur Regulierung der Geschwindigkeit eines Werkstückträgers (1a) in dem Bearbeitungsabschnitt (3a) des kontinuierlich arbeitenden Montage- und Bearbeitungsautomaten das an diesem Werkstückträger befindliche und in das erste form- oder kraftschlüssige Zugmittel eingreifende und feststellbare Element freigegeben wird und über die Änderung der Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung des zweiten form- oder kraftschlüssigen Zugmittels die Geschwindigkeit des Werkstückträgers (1a) eingestellt wird, wobei diese am Anfang und am Ende des Bearbeitungsabschnittes (3a) gleich der Geschwindigkeit der Werkstückträger in den übrigen Bearbeitungsabschnitten des Montage- und Bearbeitungsautomaten ist.