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Einrichtung zum Zuführen, Speichern und Bereithalten von
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Teilen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zuführen, Speichern
und Bereithalten von Teilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Einrichtungen zum Zuführen, Speichern und Bereithalten von Teilen,
die auch kurz als Teilepuffer bezeichnet werden, werden bei voll- oder halbautomatisch
arbeitenden Betriebsmitteln dann eingesetzt, wenn im Ablauf des Teileflusses der
Taktrhythmus verschiedener Operationen entkoppelt werden soll. Dabei wurden für
verschiedene Teilegeometrien verschiedene, meist teilespezifische Einrichtungen
entwickelt. Mit der zunehmenden Forderung nach flexiblen Fertigungseinrichtungen,
die insbesondere im Bereich der Montage erhoben wird, werden immer häufiger Einrichtungen
zum Zuführen, Speichern und Bereithalten von Teilen benötigt, die verschiedene Teilegeometrien
aufnehmen können.
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Einrichtungen der eingangs genannten Art, die auch kurz als Bandpuffer
bezeichnet werden, sind die bekanntesten Vertreter der linear orientierten Teilepuffer.
Als Zuführeinrichtung wird bei diesen Bandpuffern ein Bandförderer mit einem Rutschband
verwendet, welches die Teile gegen einen endseitig angeordneten Anschlag fördert.
Dieser Anschlag und zwei als Seitenwände ausgebildete seitliche Führungen definieren
die Entnahmeposition, in welcher jeweils ein Teil für die maschinelle Zubringung
zu einer nachgeordneten Fertigungseinrichtung bereitgehalten wird.
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Die Teile werden mit einer Staukraft 5 = n . G . p gegen
den
Anschlag gedrückt, wobei mit n die Anzahl der in der Entnahmeposition und der davor
liegenden Pufferzone vorhandenen Teile bezeichnet ist, wobei G das Gewicht eines
Teiles ist und wobei mit p die Gleitreibungszahl zwischen dem Rutschband und einem
Teil bezeichnet ist. Bei größeren Staulängen in der Pufferzone kann es zum Herausdrücken
bzw. Herauswölben der Teilekette kommen, so daß meist noch ein zusätzlicher Niederhalter
erforderlich ist.
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Dieser muß jedoch ebenso wie die beiden seitlichen Führungen teilespezifisch
eingestellt werden, d.h., im Falle eines Loswechsels ist stets eine Umrüstung erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Zuführen,
Speichern und Bereithalten von Teilen zu schaffen, welche ohne Umrüstung verschiedene
Teilegeometrien aufnehmen kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird also als Zuführeinrichtung
eine Rutsche verwendet, deren Gleitebene aus zwei oder mehreren, im Abstand zueinander
angeordneten und sich in Förderrichtung erstreckenden Drehstäben besteht.
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Eine seitliche Führung ist ebenfalls durch mindestens einen weiteren,
sich in Förderrichtung erstreckenden Drehstab gebildet. Die Drehstäbe der Gleitebene
werden dann so angetrieben, daß die darauf angeordneten Teile durch die auf der
Gleitreibung beruhenden tangentialen Reibungskräfte gegen die seitliche Führung
gedrückt werden. Damit ist dann aber nur noch eine einzige seitliche Führung erforderlich,
so daß die Einrichtung auch ohne Umrüstung verschiedene Teilegeometrien aufnehmen
kann. Andererseits wird durch die Drehung der Drehstäbe der Gleitebene die in
der
Förderrichtung wirkende Haftreibung zwischen den Teilen und der Gleitebene völlig
aufgehoben, so daß die Teile schon bei äußerst geringen Neigungswinkeln der Gleitebene
wie auf einem Luftkissen gelagert in Richtung Anschlag rutschen. Die in Transportrichtung
wirkende Haftreibung zwischen den Teilen und der seitlichen Führung wird dabei durch
eine entsprechende Drehung des weiteren Drehstabes oder der weiteren Drehstäbe ebenfalls
völlig aufgehoben. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden die Teile mit einer
Staukraft S = n . G . sin ß gegen den Anschlag gedrückt, wobei mit n die Anzahl
der in der Entnahmeposition und der davor liegenden Pufferzone vorhandenen Teile
bezeichnet ist, wobei G das Gewicht eines Teiles ist und wobei mit ß der Neigungswinkel
der Gleitebene bezeichnet ist. Durch die Wahl kleiner Neigungswinkel ß können dann
auch bei größerem Gewicht der Teile oder bei längeren Pufferzonen die Staukräfte
S klein gehalten werden. Eine genaue Entnahmeposition ergibt sich ohne zusätzliche
Maßnahmen durch das Anschlagen der Teile gegen drei zueinander senkrechte Ebenen,
wobei die diese Ebenen durch den Anschlag, die Gleitebene und die seitliche Führung
gebildet sind. Gegenüber den bekannten Bandpuffern zeichnet sich die erfindungsgemäße
Einrichtung insbesondere durch eine höhere Flexibilität und durch geringere Staukräfte
aus. Als weitere Vorteile sind der geringere bauliche Aufwand und der geringere
Energieverbrauch zu nennen. Durch die Anwendung dünner und harter Drehstäbe kann
bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Reibleistung äußerst gering gehalten werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Drehrichtung
des Drehstabes der seitlichen Führung der Drehrichtung der Drehstäbe der Gleitebene
entgegengesetzt.
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Die gegen die seitliche Führung gedrückten Teile werden
dann
durch die Drehung des Drehstabes der seitlichen Führung bzw. die entsprechenden
Reibungskräfte zusätzlich gegen die Gleitebene gedrückt. Insgesamt gesehen ergibt
sich damit eine Komponente der auf die Teile einwirkenden Reibungskräfte, welche
die Teile in den Eckbereich zwischen Gleitebene und seitlicher Führung drückt und
damit eine besonders exakte Führung der Teile bewirkt.
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Weiterhin hat es sich bei Versuchen als besonders günstig herausgestellt,
wenn der Neigungswinkel der Gleitebene im Bereich zwischen 10 und 100 liegt.
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Zur weiteren Verringerung des baulichen Aufwandes ist vorgesehen,
daß jeder Drehstab in mindestens zwei an gegenüberliegenden Enden angeordneten Lagern
drehbar gelagert ist. Bei größeren Gewichten der Teile oder bei entsprechender Länge
der Pufferzone ist dann zwischen den endseitigen Lagern mindestens ein Stützlager
angeordnet, welches den Drehstab nur teilweise umschließt. Die Drehstäbe liegen
dann in der Gleitebene und in der Ebene der seitlichen Führung frei, so daß die
Gleitbewegung der Teile durch die Stützlager nicht behindert wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist allen
Drehstäben ein gemeinsamer Antrieb zugeordnet. Damit kann der für den Antrieb der
Drehstäbe erforderliche Aufwand besonders gering gehalten werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen in stark vereinfachter schematischer Darstellung Figuren
1 und 2 eine Einrichtung zum Zuführen, Speichern und Bereithalten von Teilen im
Querschnitt bzw. in der
Seitenansicht, Figur 3 die endseitige Lagerung
der Drehstäbe der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Einrichtung, Figur 4 die
Ausgestaltung der zwischen den endseitigen Lagern angeordneten Stützlager der Drehstäbe
und Figur 5 den Antrieb der Drehstäbe der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Einrichtung.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen das Wirkungsprinzip einer Einrichtung zum
Zuführen, Speichern und Bereithalten von mit T bezeichneten Teilen. Als Zuführeinrichtung
für die Teile T dient eine insgesamt mit R bezeichnete Rutsche, welche die Teile
T in Förderrichtung F gegen einen endseitig angeordneten Anschlag A fördert. Die
Rutsche R besitzt eine Gleitebene G und eine seitliche Führung SF, wobei die entsprechenden
Ebenen in dem Querschnitt der Figur 1 jeweils durch strichpunktierte Linien angedeutet
sind. Die mit einem Neigungswinkel ß zur Horizontalen geneigte Gleitebene G ist
durch mindestens zwei im Abstand zueinander angeordnete und sich in Förderrichtung
F erstreckende Drehstäbe D1 und D2 gebildet, auf welchen die Teile T aufliegen.
Für die Gleitebene G können,je nach Breite der Teile T, auch drei oder mehrere Drehstäbe
verwendet werden, was in Figur 1 durch einen strichpunktiert dargestellten dritten
Drehstab D3 angedeutet ist. Die seitliche Führung SF ist durch mindestens einen
weiteren, sich ebenfalls in Förderrichtung F erstreckenden Drehstab D4 gebildet.
Für die seitliche Führung SF können,je nach Höhe der Teile T, auch zwei oder mehrere
Drehstäbe verwendet werden, was in Figur 1 durch einen strichpunktiert dargestellten
weiteren Drehstab D4 angedeutet ist.
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Die Drehstäbe D7, D2 und ggf. D3 der Gleitebene G werden jeweils in
gleicher Drehrichtung DR derart angetrieben, daß die darauf angeordneten Teile T
durch die auf der Gleitreibung beruhenden und in Richtung der Gleitebene G wirkenden
Reibungskräfte gegen die seitliche Führung SF gedrückt werden. Der Drehstab D4 der
seitlichen Führung SF wird ebenfalls angetrieben, aber in einer der Drehrichtung
DR entgegengesetzten Drehrichtung DR', so daß die Teile T durch die auf der Gleitreibung
beruhenden und in Richtung der seitlichen Führung SF wirkenden Reibungskräfte gegen
die Gleitebene G gedrückt werden. Falls vorhanden, wird der Drehstab D5 der seitlichen
Führung SF dann natürlich ebenfalls in der Drehrichtung DR' angetrieben. Insgesamt
gesehen ergibt sich eine Resultierende der auf die Teile T einwirkenden Reibungskräfte,
welche die Teile T inden Eckbereich der Gleitebene G und der seitlichen Führung
SF drückt und damit eine äußerst exakte Führung der Teile T auf der Rutsche R gewährleistet.
Andererseits wird durch die Drehung der Drehstäbe D1, D2 und D4 und ggf. der Drehstäbe
D3 und D5 die in der Föderrichtung F wirkende Haftreibung zwischen den Teilen T
und der Gleitebene G und zwischen den Teilen T und der seitlichen Führung SF völlig
aufgehoben, so daß die Teile T schon bei beliebig kleinen Neigungswinkeln selbsttätig
in Richtung auf den Anschlag A rutschen. Durch den Anschlag A, die Gleitebene G
und die seitliche Führung SF ist dann eine exakte Entnahmeposition definiert, in
welcher jeweils ein Teil T für die maschinelle Entnahme bereitgehalten wird. Diese
Entnahmeposition ist in Figur 2 durch einen Pfeil E angedeutet. Unmittelbar vor
der Entnahmeposition E ist auf der Rutsche R eine Pufferzone P für die Teile T gebildet,
welche als Speicher wirkt und damit im Ablauf des Teileflusses den Taktrhythmus
verschiedener Operationen entkoppeln kann. Die Länge der Pufferzone P bzw. der gesamten
Rutsche R wird dabei den
jeweiligen Erfordernissen entsprechend
auf die größsten Teile T abgestimmt, die von der Einrichtung aufgenommen werden
können.
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Figur 3 zeigt die Lagerung der in den Figuren 1 und 2 dargestellten
Drehstäbe Dl, D2 und D4 in dem hinter dem Anschlag A liegenden Endbereich. Dabei
sind für die Lagerung der Drehstäbe D1 und D2 zwei gleich ausgebildete Lager L1
und L2 vorgesehen, welche die Form von klotzförmigen Stehlagern besitzen und auf
einer plattenförmigen Unterlage U befestigt sind. Das für die Lagerung des Drehstabes
D4 vorgesehene Lager L4 ist ähnlich ausgebildet und ebenfalls auf der Unterlage
U befestigt. Der Achsabstand des Lagers L4 zur Unterlage U ist jedoch etwas höher
als derjenige der Lager L1 und L2, da ja der Drehstab D4 als seitliche Führung für
die auf den Drehstäben Dl und D2 angeordneten Teile T dient. Die Lagerung der Drehstäbe
D1, D2 und D4 an ihren gegenüberliegenden Enden ist genau gleich ausgebildet, sofern
der Neigungswinkel ß der Gleitebene G durch eine entsprechende Neigung der Unterlage
U eingestellt wird. Ist die Unterlage U horizontal ausgerichtet, so wird der Neigungswinkel
ß der Gleitebene G durch einen größeren Achsabstand der den Lagern L1, L2 und L4
entsprechenden endseitigen Lager eingestellt.
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Um einen Durchhang der Drehstäbe D1, D2 und D4 zu vermeiden, kann
die Anordnung von mehreren Stützlagern erforderlich sein, deren Anzahl sich nach
dem Gewicht der Teile T und nach der Länge der Rutsche R richtet. Gemäß Figur 4
sind an einer derartigen Stützstelle den Drehstäben D1, D2 und D4 Stützlager SL1
bzw. SL2 bzw. SL4 zugeordnet, welche ebenfalls als klotzförmige Stehlager ausgebildet
und auf der Unterlage U befestigt sind. Die Stützlager SLl, SL2
und
SL4 umschhließen die zugeordneten Drehstäbe Dl bzw. D2 bzw. D4 aber nur teilweise,
so daß diese an ihren den Teilen T zugewandten Bereichen freiliegen und das Gleiten
der Teile T nicht behindert wird. Um eine sichere Führung der Drehstäbe D1, D2 und
D4 auch im Bereich der Stützstellen zu gewährleisten, werden dabei Umschließungswinkel
gewählt, die etwas größer als 1800 sind.
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Figur 5 zeigt eine besonders einfache Möglichkeit für den Antrieb
der Drehstäbe D1, D2 und D4. Hierbei sind auf die hinter den Lagern L1, L2 und L4
liegenden Enden der Drehstäbe Dl, D2 und D4 Antriebsrollen AR1 bzw. AR2 bzw. AR4
aufgezogen, die über elastische Rundschnüre RSl bzw. RS2 bzw. RS4 von einer dreirilligen
gemeinsamen Antriebsscheibe AS angetrieben werden. Die durch einen nicht näher bezeichneten
Pfeil angedeuteten Drehrichtung der Antriebsscheibe AS entspricht der Drehrichtung
DR der Drehstäbe D1 und D2. Da der Drehstab D4 in der entgegengesetzten Drehrichtung
DR' angetrieben werden soll, ist der aus der Antriebsrolle AR4, der Rundschnur RS4
und der Antriebsscheibe AS bestehende Trieb als gekreuzter Trieb ausgebildet.
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Die Antriebsscheibe AS ist auf die Welle eines als Elektromotor ausgebildeten
Antriebs EM aufgezogen, welcher an der Rückseite einer Stützplatte SP der Unterlage
U befestigt und in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist.
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Die Drehgeschwindigkeiten der Drehstäbe D1, D2 und D4 können in einem
breiten Bereich variiert werden. So wurden bei Neigungswinkeln von ß = 10 bereits
bei Drehgeschwindigkeiten von 2 bis 3 Umdrehungen pro Sekunde sehr gute Ergebnisse
erzielt. Werden die Drehgeschwindigkeiten auf beispielsweise 50 Umdrehungen pro
Sekunde erhöht, so verringert sich die Gleitreibung und die Zuführgeschwindigkeit
der
Teile T wird entsprechend größer. Auf diese Weise ist durch die Wahl der Neigungswinkel
ß und der Drehgeschwindigkeiten der Drehstäbe Dl, D2 und D4 eine flexible Anpassung
an die jeweiligen Erfordernisse möglich.
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6 Patentansprüche 5 Figuren
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