DE19524485A1 - Transportsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Transportsystem zur Verwendung bei einer Montage und/oder Bearbeitungsanlage für Bauteile oder Baugruppen und dabei insbesondere für Klein- und Kleinstbauteile oder -baugruppen gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Unter "Klein- oder Kleinstbauteile oder -baugruppen" sind im Sinne der Erfindung insbesondere mechanische und/oder elektrische Bauelemente oder Baugruppen mit geringen Abmessungen zu verstehen, die aus Einzelteilen mit ebenfalls kleinen Abmessungen montiert oder zusammengebaut werden.

Montageanlagen für derartige Bauelemente oder Baugruppen sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Bekannt sind insbesondere auch Montageanlagen, bei denen Aufnahmen auf einer geschlossenen Förderstrecke an mehreren Arbeitsstationen vorbeibewegt werden, an denen die Fertigung bzw. Montage der Bauelemente oder Baugruppen dann in mehreren Arbeitsschritten erfolgt, und zwar auf diesen Aufnahmen, die hierfür jeweils mit hoher Präzision an jeder Arbeitsstation positioniert werden müssen. Bekannt ist hierbei auch, die Förderstrecke aus mehreren aneinander anschließenden Förderern aufzubauen, und zwar aus Hilfsförderern, die jeweils lediglich der Weiterbewegung der Aufnahmen dienen, und aus Hauptförderern, die an den Arbeitsstationen vorgesehen sind und dort u. a. auch die Positionierung der Aufnahmen 2 mit der erforderlichen Präzision durch gesteuertes Anfahren vorgegebener Positionen ermöglichen.

Bei bekannten Transportsystemen ist der hierfür vorgesehene Antrieb oder Zahnriemenantrieb. Nachteile dieser mechanischen Antriebe sind u. a. unvermeidbares Spiel, Verschleiß, zusätzliche Trägheitsmassen und Elastizitäten, die die Positioniergenauigkeit, die Verfahrgeschwindigkeit sowie das Beschleunigungsvermögen beeinträchtigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Transportsystem aufzuzeigen, welches diese Nachteile vermeidet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Transportsystem entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Bei der Erfindung ist der Antrieb an dem jeweiligen Hauptförderer als elektrischer Linear- Motor ausgebildet, der als Schrittmotor arbeitet bzw. steuerbar ist, und zwar bevorzugt als Reluktanz-Motor. Die Aufnahmen bilden jeweils einen Teil dieses Motors, so daß ein Direktantrieb ohne mechanische Zwischenglieder erfolgt. Hierdurch entfallen die vorstehend angegebenen Nachteile mechanischer Antriebe. Weiterhin ergibt sich ein kompakter, im Aufbau einfacher und wartungsfreier Antrieb mit hoher Genauigkeit.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in sehr vereinfachter schematischer Darstellung und in Draufsicht eine die erfindungsgemäße Fördereinrichtung aufweisende Montageanlage zur Montage kleiner Bauteile;

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung und im Querschnitt einen an einer Arbeitsstation vorgesehenen Hauptförderer zusammen mit einer Werkstückaufnahme;

Fig. 3 in vereinfachter Darstellung und in Draufsicht den Hauptförderer und eine sich im Bereich des Hauptförderers befindliche Werkstückaufnahme sowie zwei dem Hauptförderer unmittelbar benachbarte Hilfsförderer.

In der Fig. 1 ist eine Montageanlage dargestellt, die zur Montage von kleinen Bauteilen, beispielsweise zur maschinellen Montage von elektrischen Mikro-Schaltern dient und hierfür mehrere Arbeits- und Montagestationen 1 aufweist, die den unterschiedlichen Montage- und/oder Arbeitsvorgängen entsprechend ausgeführt sind. Die Montage des jeweiligen Produktes erfolgt aus Aufnahmen 2, die auf einer in sich geschlossenen Förderstrecke 3 an den Arbeitsstationen 1 gesteuert vorbeibewegt werden, und zwar in Richtung des Pfeiles A.

Wenigstens eine der Arbeitsstationen 1 ist zur Entnahme des fertigen Produktes von den Aufnahmen 2 ausgebildet. In Abhängigkeit von der Art des herzustellenden Produktes weisen einige Arbeitsstationen 1 Zuführungen zum Zuführen von Einzelteilen auf, die dann auf die Aufnahmen 2 bzw. in dort gebildete Nester oder Halterungen 16 aufgesetzt und/oder an auf den Aufnahmen 2 bereits vorhandenen Bauteilen montiert werden. Einige Arbeitsstationen 1 können auch Prüfstationen usw. sein. Für die Arbeitsstationen 1 sind aber generell in Abhängigkeit von dem jeweiligen Produkt die unterschiedlichsten Funktionen denkbar.

Die Förderstrecke 3 besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus mehreren in Förderrichtung A aneinander anschließenden Förderern, und zwar aus den geradlinigen und gekrümmten Hilfsförderern 4 und 5 sowie aus geradlinigen Hauptförderern 6, wobei an jeder Arbeitsstation 1 der dortige Teil der Förderstrecke von wenigstens einem solchen Hauptförderer 6 gebildet ist.

Die Hilfsförderer 4 und 5 sowie Hauptförderer 6 sind bei der dargestellten Ausführungsform jeweils voll funktionsfähige Einheiten mit eigenem Antrieb. Sie werden aber über eine zentrale Steuereinheit 7 und an der Förderstrecke 3 vorgesehene Sensoren 8 so gesteuert, daß immer dann, wenn eine Aufnahme 2 eine Arbeitsstation 1 nach der Durchführung der dortigen Arbeiten verläßt, sich möglichst sofort eine neue Aufnahme 2 in dieser Station 1 hineinbewegt. Die Hilfsförderer 4 und 5, die auch als Puffer dienen können, besitzen beispielsweise eine konstante Fördergeschwindigkeit und sind gesteuert ein- und ausschaltbar.

Im einfachsten Fall sind die geradlinigen Hilfsförderer 4 von endlos umlaufenden und von dem Antrieb des jeweiligen Hilfsförderers 4 angetriebenen Transportbändern 9, auf denen die Aufnahmen 2 mit ihrer Unterseite 13 aufliegen, sowie von seitlichen Führungen 10 gebildet. Dementsprechend bestehen die gekrümmten Hilfsförderer 5 jeweils aus einem endlos umlaufenden kurvengängigen Transportband, welches eine Auflage für die Unterseite 13 der Aufnahmen 2 bildet, sowie aus seitlichen Führungen für diese Aufnahmen.

Während die Hilfsförderer 4 und 5 im wesentlichen nur dem Weitertransport der Aufnahmen 2 dienen, sind die Hauptförderer 6 so ausgeführt, daß sie eine exakte Positionierung der einzelnen Aufnahmen 2 an der jeweiligen Arbeitsstation 1 auch in Transportrichtung ermöglichen.

Jede Aufnahme 2 besteht aus einem quader- oder plattenförmigen Grundkörper mit einer rechteckförmigen Oberseite 12 und einer rechteckförmigen Unterseite 13, mit zwei Längsseiten 14, mit denen jede Aufnahme 2 in Transportrichtung A angeordnet ist, sowie mit zwei senkrecht zur Transportrichtung liegenden Stirnseiten 15. Der Grundkörper 11 ist dabei aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff und einem diamagnetischen Metall hergestellt.

An der Oberseite besitzt jede Aufnahme 2 einen Werkstückträger 16, in welchem die Bauelemente oder Werkstücke während der Montage und/oder Bearbeitung vorgesehen oder gehalten sind.

Im Bereich jeder Ecke besitzt jede Aufnahme 2 weiterhin eine Führungsrolle 17, die um eine Achse senkrecht zur Ebene der Oberseite 12 oder Unterseite 13 frei drehbar gelagert ist und beispielsweise von einem Kugellager gebildet ist. Die Führungsrollen 17 stehen dabei jeweils über die Längsseiten 14 vor, wobei die Führungsrollen 17 bezogen auf die Transportrichtung A an der vorderen und hinteren Stirnseite 15 in unterschiedlicher Höhe vorgesehen sind, d. h. beispielsweise die Führungsrollen 17 an der vorderen Stirnseite 15 der Oberseite 12 näher liegen als die Führungsrollen im Bereich der rückwärtigen Stirnseite 15.

Jeder Hauptförderer 6 besitzt weiterhin an einer Seite eine Führungsleiste 18, die Anlage­ oder Führungsflächen für die beiden Führungsrollen 17 bilden, die an der dieser Führungsleiste 18 benachbarten Längsseite der Aufnahmen 2 vorgesehen sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind diese Führungsflächen jeweils von einer oberen und einer unteren Führungsnut 19 bzw. 20 bzw. deren Boden gebildet, in die die Führungsrollen 17 hineinreichen. Die Führungsleiste 30 bzw. der Boden der Führungsnuten 19 und 20 bilden die Bezugsebene für die Positionierung der Aufnahmen 2 an dem jeweiligen Hauptförderer 6 bzw. an der Arbeitsstation in horizontaler Richtung senkrecht zur Transportrichtung A. Dadurch, daß die Führungsrollen 17 in Nuten eingreifen, sind die Aufnahmen an dem jeweiligen Hauptförderer 6 auch in vertikaler Richtung senkrecht zur Förderrichtung A gesichert.

An der der Führungsleiste 18 gegenüberliegenden Seite ist eine weitere Führungsleiste 21 vorgesehen, die zwei gefederte Führungen aufweist, und zwar die obere Führung 22 für die vordere Führungsrolle 17 und die untere Führung 23 für die hintere Führungsrolle 17 an der der Führungsleiste 21 benachbarten Längsseite 14 der Aufnahmen 2. Mit den beiden federnden Führungen 22 und 23 wird jede Aufnahme 2 gegen die Führungsleiste 18 angedrückt. Durch die unterschiedliche Höhenanordnung der Führungsrollen 17 und durch die entsprechend unterschiedliche Höhenanordnung der zugehörigen Führungen läßt sich erreichen, daß beim Einlaufen jeder Aufnahme in einen Hauptförderer 6 das federnde Anpressen dieser Aufnahme gegen die Führungsleiste 18 am vorderen und am hinteren Ende gleichzeitig erfolgt, so daß eine einwandfreie Positionierung der Aufnahme im Hauptförderer 6 über die gesamte Länge dieses Förderers möglich ist und somit eine große Wegstrecke in Transportrichtung A zur Verfügung steht, innerhalb der ein lagegenaues Positionieren der jeweiligen Aufnahme 2 möglich ist.

Jeder Hauptförderer 6 besitzt weiterhin einen eigenen Antrieb für die Aufnahmen. Dieser Antrieb ist als elektrischer Linear-Motor und dabei speziell als Reluktanz-Motor ausgebildet und von einer Ansteuerstufe 24 entsprechend einem Linear-Schrittschalt- Motor derart ansteuerbar, daß sehr genau und in einer Vielzahl von präzisen kleinen Schritten jede beliebige Position mit der Aufnahme 2 angefahren werden kann, und zwar gesteuert durch die Ansteuereinrichtung 24 entsprechend einem Sollwert-Istwert- Vergleich. Der Sollwert ist dabei für die betreffende Arbeitsstation 1 entweder fest vorgegeben oder wird von der zentralen Steuereinheit 7 geliefert. Der Istwert liegt in Form eines Meßsignals eines mit der betreffenden Aufnahme 2 zusammenwirkenden Signalgebers 25 vor.

Im einzelnen besteht der Antrieb aus einem Stator 26, der an jedem Hauptförderer 6 vorgesehen ist und mehrere in Transportrichtung A aufeinanderfolgende Magnetpole 27 mit mehreren, diesen zugeordneten Wicklungen aufweist, die zeitlich phasenverschoben von der Ansteuereinrichtung 24 angesteuert werden. Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich der Stator 26 unterhalb der Bewegungsbahn der Aufnahmen 2, und zwar derart, daß die Magnetpole 27 der Unterseite 13 der jeweiligen Aufnahme 2 benachbart liegen. In jede Aufnahme ist bei der dargestellten Ausführungsform ein mit dem Stator 26 bzw. mit den Magnetpolen 27 zusammenwirkendes Gitter 28 aus einem ferromagnetischen Material, nämlich aus weichmagnetischem Material vorgesehen, so daß jede Aufnahme synchron mit dem zwischen den Polen 27 auftretenden magnetischen Wanderfeld in Förderrichtung A bewegt wird.

Der Stator 26 besitzt eine ausreichende Länge derart, daß einerseits mit Hilfe des von dem Stator 26 und dem Gitter 28 an der jeweiligen Aufnahme 2 gebildeten Linear-Motors ein Hineinbewegen der betreffenden Aufnahme 2 von einem vorausgehenden Hilfsförderer 4 in den Hauptförderer 6 sowie ein Herausbewegen der Aufnahme 2 aus dem Hauptförderer 6 an einen anschließenden Hilfsförderer 4 möglich ist und gleichzeitig auch eine ausreichend große Strecke innerhalb des Hauptförderers 6 verbleibt, in der unabhängig von dem vorausgehenden und anschließenden Hilfsförderern 4 eine gesteuerte Positionierung der betreffenden Aufnahme möglich ist.

Grundsätzlich ist es weiterhin auch denkbar, daß für den Antrieb mehrere Statorelemente 26 in Förderrichtung A aneinander anschließend an jedem Hauptförderer 6 vorgesehen sind, wobei dann beispielsweise zwei Statorelemente am Eingang bzw. Ausgang des Hauptförderers 6 zum Hineinbewegen bzw. Herausbewegen einer Aufnahme in bzw. aus dem Hauptförderer 6 und wenigstens ein dazwischenliegendes Statorelement 26 zum Positionieren der betreffenden Aufnahme 2 dienen.

Der besondere Vorteil des beschriebenen Antriebes besteht darin, daß dieser berührungslos und sehr genau und mit einer hohen Reproduzierbarkeit bzw. Wiederholungsgenauigkeit arbeitet. Insbesondere entfallen auch die Nachteile mechanischer Antriebe, wie z. B. Spiel, Verschleiß, zusätzliche Trägheitsmassen, Elastizitäten usw.

Der Signalgeber 25 arbeitet mit dem gleichen Gitter 28 zusammen wie der Stator 26 bzw. die Statorelemente. Der Signalgeber 25 ist dabei beispielsweise ein induktiver Sensor, mit welchem die Anzahl der Gitterelemente der sich vorbei bewegenden Aufnahme 2 zur Bildung des Ist-Signals gezählt werden.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1 Arbeitsstation
2 Aufnahme
3 Förderstrecke
4, 5 Hilfsförderer
6 Hauptförderer
7 Steuereinrichtung
8 Sensor
9 Transportband
10 Führung
11 Grundkörper
12 Oberseite
13 Unterseite
14 Längsseite
15 Stirnseite
16 Werkstückaufnahme
17 Führungsrolle
18 Führungsleiste
19, 20 Führungsnut
21 Führungsleiste
22, 23 Führung
24 Ansteuereinrichtung
25 Signalgeber
26 Stator
27 Magnetpol
28 Gitter

Claims (7)

1. Transportsystem für eine Montage- und/oder Bearbeitungsanlage für Bauteile oder Baugruppen, insbesondere für Klein- und Kleinstbauteile oder -baugruppen, mit mehreren Aufnahmen (2) für Werkstücke oder Werkstückteile, die (Aufnahmen) auf einer Transportstrecke (3) des Transportsystems in einer Transportrichtung (A) aufeinanderfolgend weiterbewegt werden, wobei die Transportstrecke (3) wenigstens einen Hauptförderer (6), der eine Führung (18, 21) für die Aufnahmen (2) bildet, sowie wenigstens einen Antrieb (26, 28) aufweist, mit dem die jeweilige Aufnahme (2) an dem Hauptförderer (6) in Förderrichtung (A) bewegbar und positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb als elektrischer Linear-Motor mit wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren und zwischen sich einen Magnetspalt bildenden Motorelementen (26, 28) ausgebildet ist, von denen eines als Stator (26) an dem Hauptförderer (6) und das andere Element (28) Bestandteil jeder Aufnahme (2) ist.

2. Transportsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb mehrere in Transportrichtung (A) oder in Längsrichtung jeder Aufnahme (2) aufeinanderfolgende Magnet-Pole (27) mit zugehörigen Wicklungen an einem ersten Motorelement und mehrere mit den Magnetpolen (27) bzw. deren Magnetfeldern zusammenwirke Gegenelementen (28) an einem zweiten Motorelement aufweist.

3. Transportsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb wenigstens einen mit Markierungen an den Aufnahmen zusammenwirkenden Sensor (25) aufweist, vorzugsweise einen Sensor (25), der mit den magnetischen Gegenelementen (28) zusammenwirkt.

4. Transportsystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelemente von einem Gitter oder von Elementen eines Gitters (28) aus einem ferromagnetischen oder weich magnetischen Werkstoff gebildet sind.

5. Transportsystem nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste, die Magnetpole und zugehörigen Wicklungen aufweisende Motorelement den an dem Hauptförderer 6 vorgesehenen Stator (26) bildet.

6. Transportsystem nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb als Reluktanz-Motor ausgeführt ist.

7. Transportsystem nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß in Transportrichtung (A) mehrere erste Motorelemente aufeinanderfolgend vorgesehen sind.