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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Indexierungseinheit zur genauen
Indexierung einer Lastpalette am Ort einer Arbeitsstation, insbesondere wenn diese
Station von einem Förderer zum Zuführen und Abtransportieren von Paletten versorgt
wird.
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In den Montagestraßen für mechanische Teile, wie man sie insbesondere in der
Automobilindustrie vorfindet, sind die zu bearbeitenden oder zu montierenden
Baugruppen oder Untergruppen auf Paletten angeordnet, die mittels eines flachen
Förderers zu den verschiedenen Montage- oder Bearbeitungsstationen befördert
werden. Es gibt mehrere Arten von Förderern, die nacheinander diese Stationen
versorgen, und jede Palette, die an einer Arbeitsstation zurückgehalten wird, muß
vom Förderer abgekoppelt werden und auf genaue Weise relativ zu einem
Bezugssystem dieser Arbeitsstation angeordnet werden, damit die automatischen
Werkzeuge, die dort eingesetzt werden, einwandfrei arbeiten können.
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Um die Palette von dem Mitführorgan des Förderers, der mit ihr
zusammenarbeitet, abzukoppeln, reicht es im allgemeinen aus, sie relativ zur Bewegungsebene
anzuheben.
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Auf dem Gebiet der Montage von mechanischen Teilen eines Fahrzeuges, wie
beispielsweise eines Motors, d. h. von Teilen mit relativ geringen Abmessungen,
wird dieses Anheben häufig durch einen Mechanismus sichergestellt, der einen
horizontalen Arm hat, dessen eines Ende zur vertikalen Gleitbewegung in einem
Gestell angeordnet ist, das relativ zur Arbeitsstation ortsfest ist, wohingegen sein
anderes Ende Mittel zum Zusammenwirken mit der Unterseite der Palette hat, um
sie anzuheben, damit sie vom Förderer gelöst und relativ zu feststehenden
Zentrierelementen, die mit der Arbeitsstation verbunden sind und sich genau in deren
Bezugssystem befinden, zentriert wird. Der Nachteil dieser Art von Vorrichtung
beruht auf der Tatsache, daß sie viel Raum benötigt und daß der Hebearm mit einer
großen Auskragung arbeitet, so daß die Genauigkeit der Lastübernahme der
Palette begrenzt ist und von den Verformungen und vom Verschleiß der Vorrichtung
abhängt, die durch diese Auskragung verstärkt werden. Für die Montagestraßen
von Kraftfahrzeugkarosserien werden weitere Mechanismen eingesetzt, um die
Indexierung des "Teiles" in der Station zu gewährleisten. Diese Mechanismen sind
im allgemeinen auf dem Boden aufgestellte Hebewerke, die Finger einsetzen, die
durch Zahnstangengetriebe betätigt werden... Allein aufgrund ihres Maßstabes
gehören diese Vorrichtungen nicht zu dem von der Erfindung betroffenen Bereich.
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Es ist noch das Dokument GB-A-2 038 671 zu nennen, das eine
Indexierungseinheit für eine Palette gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 betrifft und einen
Indexierungsmechanismus zum Indexieren einer Palette durch Anheben dieser
mittels Hubstützen offenbart, die vertikal durch zusammendrückbare
Antriebsorgane in Richtung von Anschlagflächen betätigt werden, welche die Ränder der
Palette überragen. Diese Anschlagmittel versperren notgedrungen den
Umlaufraum der Paletten.
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Die vorliegende Erfindung will die Nachteile der Indexierungsvorrichtungen in den
Montagereihen für mechanische Teile dadurch beseitigen, daß sie eine einfache
und kompakte Vorrichtung zum genauen Indexieren einer Palette in dem
Bezugssystem einer Arbeitsstation vorschlägt. Zu diesem Zweck hat die Erfindung folglich
eine Indexierungseinheit zum Ziel, durch welche die Palette über ihre
Bewegungsebene hinaus angehoben wird, die durch einen Förderer zum Zuführen zu
und Abtransportieren von einer Arbeitsstation festgelegt ist, umfassend eine
Platine zu ihrer Befestigung unterhalb der Bewegungsebene der Palette an einem
Gestellelement, das zu dem Bezugssystem der Arbeitsstation gehört, wobei diese
Platine mit Führungen für senkrecht zu ihrer Ebene gerichtete Hubstützen
versehen ist, und eine Antriebsvorrichtung zum synchronen Betätigen der Hubstützen
mit einem Waagebalken, der gegenüber der Platine entlang einer durch mit der
Platine verbundene Führungen vorgegebenen Bahn beweglich ist, und mit einem
Motor, der mit dem Waagebalken und der Platine gekoppelt ist, wobei der
Waagebalken H-förmig ausgebildet ist, wobei jeder der parallelen H-Schenkel mit
mindestens zwei Hubstützen zusammenwirkt und wobei der H-Querbalken eine
Gelenkachse für das Ende eines Arbeitszylinders trägt, dessen anderes Ende über
ein Gelenk mit der Platine verbunden ist.
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Dieser einfache Mechanismus ermöglicht mit Hilfe eines einzigen Arbeitszylinders
beispielsweise das Anheben einer Palette über vier kleine Säulen, deren
Bewegung völlig synchron ist und die eine sehr genaue maximale Ausfahrstellung
erreichen können. Unter Berücksichtigung der Kinematik der Übertragung der
Bewegung des Waagebalkens zu den Hubstützen oder kleinen Säulen wirkt sich
eine die Position des Waagebalkens betreffende Ungenauigkeit, selbst wenn sie
groß ist, als eine extrem geringe Ungenauigkeit in der durch jede der Hubstützen
erreichten Stellung aus. Ferner ermöglicht der Aufbau des Waagebalkens ein
maximales Verringern des Raumbedarfs der Einheit.
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Darüber hinaus ist die Indexierungseinheit eine mechanische Baueinheit, die mit
Genauigkeit hergestellt werden kann, unabhängig von ihrer Montage vor Ort, die
nur ein Minimum an Aufwand erfordert, um die Platine an das Gestell zu koppeln,
das zum Bezugssystem der Station gehört, damit die Hubstützen in diesem
Bezugssystem genau lokalisiert sind, wenn sie in ihrer aktiven Stellung sind.
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Es gibt mehrere mögliche Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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Bei einem von ihnen haben die Mittel zur Führung des Waagebalkens relativ zur
Platine Gelenkstangen, welche den Waagebalken bei seiner Bewegung relativ zur
Platine parallel zu sich selbst halten. Der Waagebalken beschreibt so eine
kreisförmige Bahn von einer unteren Stellung bis zu einer oberen Stellung, in der die
Gelenkstangen im wesentlichen orthogonal zu der Ebene sind, die den
Waagebalken enthält, d. h. zur Platine.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel haben die Mittel zur Führung des
Waagebalkens Laufrollen, die eine zur Platine parallele Führungsebene festlegen. In
diesem Fall bewegt sich der Waagebalken in einer Ebene und die vertikale
Bewegung der Hubstützen ergibt sich aus der Transformation dieser Bewegung in eine
orthogonale Bewegung durch die Mittel des Waagebalkens, die mit den
Hubstützen zusammenwirken.
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In einem dieser Ausführungsbeispiele können diese Mittel entweder Stangen oder
einfache Anlageflächen sein. Für einen gelenkigen Waagebalken können diese
Anlageflächen einfach parallel zur Ebene des Waagebalkens selbst sein, im Falle
eines Waagebalkens, der auf einer Führungsebene gleitet, sind die Anlageflächen
dann Steuerflächen, die Steigungen zum Anheben der Hubstützen bilden.
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Diese Einheit hat ferner vorteilhafterweise einen mit der Platine verbundenen
Anschlag, der die Bewegung des Waagebalkens in Hubrichtung der Hubstützen
begrenzt. Dieser Anschlag kann verstellt werden, wodurch ein Einstellen der
Hubhöhe der Palette ermöglicht wird, deren Last durch die Hubstützen übernommen
wird.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung mehrerer Ausführungsformen, die nachstehend beispielhaft ausgeführt
werden. Es wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen
zeigen:
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Fig. 1 und 2 Längsschnitte durch die erfindungsgemäße Einheit entlang ihrer
Mittelebene durch die Achse des Stellzylinders, wobei die Fig. 1 der
oberen Stellung der Hubstützen und die Fig. 2 deren unterer Stellung
entspricht,
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Fig. 3 eine Ansicht der in der Fig. 1 gezeigten Vorrichtung von unten,
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Fig. 4 ein Teilschnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3,
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Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der in Fig. 1 eines zweiten
Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Indexierungseinheit,
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Fig. 6 eine Schnittansicht im Detail, die das Zusammenwirken des
Waagebalkens und einer Hubstütze bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5
zeigt, und
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Fig. 7 bis 10 schematische Ansichten, die einerseits die beiden oben angeführten
Ausführungsbeispiele und andererseits zwei Varianten dieser
Ausführungsbeispiele zeigen.
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In den Fig. 1 bis 4 hat man eine Platine 1 dargestellt, die aus einem dicken Blech
gebildet ist, in dem beispielsweise in den Eckpunkten eines Quadrates vier
Öffnungen 2 ausgebildet sind, welche die Platine durchsetzen. In jeder Öffnung ist
ein zylindrisches Teil 3 untergebracht, das einen oberen Abschnitt mit kleinem
Durchmesser 4, der eine rohrförmige Hülse bildet, und einen unteren Abschnitt 5
mit einem gegenüber dem rohrförmigen Abschnitt 4 größeren Außendurchmesser
hat, so daß zwischen den beiden eine Schulter 6 ausgebildet ist. Durch
Schrauben, wie beispielsweise die Schrauben V, welche die Platine 1 durchsetzen, kann
man die vier Teile 3 so an der Platine 6 befestigen, daß die Hülse 4 nach der
einen Seite der Platine und der Abschnitt 5 nach der anderen Seite weist. Dieser
Abschnitt 5 wurde weit in Form eines Gabelbügels mit folglich zwei Armen 5a und
5b ausgefräst, die zwischen sich einen Zwischenraum 7 festlegen, dessen Breite
gleich dem Innendurchmesser der rohrförmigen Hülse 4 ist.
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Jedes dieser Teile 3 kann so im oberen Abschnitt eine zylindrische Hubstütze 8
aufnehmen, die gleitend im Inneren der Hülse 4 geführt wird und deren unterer
Abschnitt, der sich in Höhe des Gabelbügels 5a, 5b befindet, ebenfalls gefräst ist,
so daß er nur aus einem zentralen Zapfen 9 besteht. Dieser zentrale Zapfen 9
bildet ein Lager für eine Gelenkachse 10 einer ersten Stange 11, die von zwei
parallelen Doppelhebeln gebildet ist. Diese Stange 11 hat an ihrem anderen Ende eine
Gelenkachse 12 für eine zweite Stange 13, die ebenfalls von zwei parallelen
Doppelhebeln gebildet ist, die vorteilhafterweise genau identisch zu den Hebeln sind,
welche die Stange 11 bilden. Das andere Ende der Stange 13 ist selbst am Ende
der Arme 5a und 5b des Gabelbügels mittels einer feststehenden Achse 14
angelenkt, der den Abschnitt 5 des Teiles 3 bildet.
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Man versteht, insbesondere in Bezug auf die Fig. 4, daß die Kopplung der
Hubstütze 8 an das zylindrische Teil 3 mittels des Stangenpaares 11, 13 eine
Gleitbewegung dieser Hubstütze in der Hülse 4 ermöglicht, wobei der maximale Hub
der Hubstütze aus der Hülse 4 erreicht wird, wenn die Stangen 11 und 13
miteinander fluchten, d. h. wenn die Gelenkachsen 10, 12 und 14 ebenfalls fluchten.
Die Platine 1 ist mit vier zylindrischen Teilen 3 ausgestattet, wobei jedes dieser so
mit einer Hubstütze 8 und einem Paar Gelenkstangen 11, 13 versehen ist, daß
alle Gelenkachsen 10, 12, 14 parallel zueinander sind. Auf diese Weise ist es
möglich, jedes Stangenpaar über einen Waagebalken 15 in Form eines H, wie
dies in Fig. 3 gezeigt ist, mit den drei anderen zu verbinden. Die beiden parallelen
Schenkel 16 und 17 des Waagebalkens bilden so zwei Verbindungsstangen der
Gelenkverbindungen 12 der beiden Stangenpaare 11, 13, daß sie sich senkrecht
zu diesen Achsen 12 erstrecken. Jede dieser Stangen 16, 17 stellt daher den
Synchronismus der Verformungen der miteinander verbundenen Stangenpaare
11, 13 sicher. Der Synchronismus der Gleitbewegung aller Hubstützen 8 in den
Führungen 4 wird dadurch gewährleistet, daß die beiden Stangen 16 und 17
durch einen Querträger 18 miteinander verbunden werden.
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Es wird angemerkt, daß die Stärke jeder der Stangen 16 und 17 gleich der Stärke
des Zapfens 9 jeder Hubstütze ist, wobei alle Hebel, welche die Stangen 11, 13
bilden, die gleiche Stärke haben, und daß man in Höhe der Achsen 10 und 14
Stege mit geeigneter Stärke angeordnet hat, damit die Einheit der an jeder
Hubstütze 8 befestigten beweglichen Teile genau zwischen den beiden Armen 5a und
5b des Teiles 5 geführt wird. Dazu bezieht man sich auf die Fig. 3, in der die
Teilschnittansichten in Höhe der Achse 10 und der Achse 12 verwirklicht sind.
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Man stellt fest, daß in den Fig. 1 und 2 die Teile 5 mit so abgetrennten Armen 5b
dargestellt sind, daß man den Stangensatz jeder Hubstütze 8 erkennen kann.
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Der Querbalken 18 des Waagebalkens 15 trägt in seinem Mittelteil eine Nase 19
zur Gelenkverbindung des Endes 20 der Stange 21 eines pneumatischen oder
hydraulischen Arbeitszylinders 22. Dieses Ende 20 entspricht einem Gabelbügel
und die Gelenkachse 23, die es mit der Nase 19 verbindet, ist parallel zu allen
vorher beschriebenen Achsen.
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Unter der Platine 1 hat die erfindungsgemäße Einheit ein Teil 24 für eine Achse
25, die ebenfalls parallel zu allen bereits beschriebenen Achsen ist und an der
das andere Ende des Arbeitszylinders 22 angelenkt ist.
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Entgegengesetzt dem Teil 24 hat die Platine 1 gegenüber der Nase 19, die durch
den Querbalken 18 des Waagebalkens getragen wird, einen festen Anschlag 26,
der eine Begrenzung des Ausfahrhubes der Kolbenstange des Arbeitszylinders 22
darstellt, eine Begrenzung, die man dadurch steuern kann, daß man auf
Steuerelemente 27 oder 28 (beispielsweise einen Schraubenkopf) einwirkt, die jeweils
fest mit dem Teil 26 bzw. der Nase 19 verbunden sind, und die vorzugsweise so
angepaßt werden kann, daß die drei Achsen 10, 12, 14 jedes Stangensatzes im
Inneren des Teiles 5 im Augenblick des Kontaktes der Elemente 27 und 28
miteinander fluchten. Es ist sogar vorteilhaft, die Anschläge 27 und 28 so
einzustellen, daß die Achse 12 leicht über der Linie liegt, welche die Achsen 10 und 14
miteinander verbindet, so daß in oberer Stellung, im Falle einer Unterbrechung
der Versorgung des Arbeitszylinders 22, die Wirkung des Gewichtes, das durch
die Hubstützen getragen wird (zusammen mit den Schwingungen) nicht dazu
führt, daß die Hubstützen sich wieder nach unten bewegen. Bei dieser
Konfiguration neigt der Stangensatz 11, 13 in der Tat dazu, mit einer Bewegung der Achse
12 nach links der Fig. 1 zu knicken, eine Bewegung, die durch das Vorhandensein
des Anschlages 27 behindert wird. Das Anheben der Hubstützen ist daher nicht
umkehrbar.
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Ein Zurückziehen der Stange 21 bewirkt ein Mitnehmen des Waagebalkens in
Drehung um die Achsen 14 im Uhrzeigersinn in den Fig. 1 und 2, was eine
Gleitbewegung der Hubstützen 8 nach unten durch Näherung der Achsen 10 und 14
zur Folge hat. Die Fig. 2 zeigt die von den Hubstützen 8 eingenommene Stellung
und die beweglichen Teile, die mit ihr verbunden sind, wenn der Arbeitszylinder 22
in seinem eingefahrenen Zustand ist.
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Es wird angemerkt, daß alle Elemente, welche die erfindungsgemäße
Indexierungseinheit bilden, auf einfache Weise und insbesondere durch
Gelenkverbindungen zusammengebaut sind. In Bezug auf die maschinelle Fertigung haben
also die Achsabstände der Lager oder dergleichen Abmessungen, die man mit einer
sehr großen Genauigkeit zu relativ geringen Kosten einhalten kann. Der Satz aus
Platine-Hubstütze und die damit verbundene Antriebsvorrichtung kann folglich auf
genaue Weise als Einheit zusammengebaut werden. Es reicht dann aus, die
Platine an einem Gestellelement zu befestigen, das in den Figuren nicht gezeigt und
fest mit der Arbeitsstation verbunden ist, an der die Indexierungseinheit aufgestellt
werden soll, und zwar auf exakte Weise, um beim Anordnen der durch die
Hubstützen 8 getragenen Palette eine große Genauigkeit zu erzielen. Ferner können
die Hubstützen in ihrem oberen Abschnitt Zentriervorrichtungen zum Zentrieren
der Paletten haben, was ebenso mit Genauigkeit ein Sicherstellen der Position der
Palette in der durch die Oberfläche dieser Hubstützen festgelegten Ebene
ermöglicht, wobei diese Ebene selbst in einer genau durch die Indexierungseinheit
selbst festgelegten Stellung ist.
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Angesichts der Fig. 1 und 2 versteht man, daß die Genauigkeit mit der man das
Anhalten des Waagebalkens während des Ausfahrhubes der Kolbenstange des
Arbeitszylinders 21 steuert, nicht sehr bedeutend ist, da eine relativ große
Amplitude der Bewegung dieses Arbeitszylinders, wenn die Achsen 10, 12 und 14 im
wesentlichen miteinander fluchten, nur eine kleine Amplitude der vertikalen
Bewegung der Hubstützen in ihrer Führung 4 zur Folge hat.
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In Fig. 5, die eine Ansicht ähnlich der Fig. 1 eines zweiten Ausführungsbeispieles
der Erfindung ist, findet man bestimmte bereits beschriebene Elemente mit den
gleichen Bezugszeichen wieder. Anstelle der beiden Stangen 16 und 17 verbindet
der Querbalken 18 des Waagebalkens zwei vertikale Platten, wie beispielsweise
die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Platte, deren Enden in den Zwischenräumen 7
untergebracht sind, welche die Arme 5a und 5b jeder Verlängerung 5 der Hülse 4
voneinander trennen. Der untere Rand 31 dieser beiden Platten 30 wird von einer
Walze 32 getragen (eine pro Element 5), die auf einer Achse 33 gelagert ist, die
sich an der Basis jedes der Arme 5a und 5b erstreckt. Jede Platte 30 hat ferner
zwei identische Öffnungen 34, die voneinander mit einem Abstand getrennt sind,
der gleich dem Achsabstand der beiden kleinen von jeder Platte 30 betroffenen
Säulen 8 ist. Jede dieser Öffnungen 34 hat eine untere Aussparung 35 und eine
obere Aussparung 36, die über einen schräg verlaufenden Schlitz 37 miteinander
verbunden sind. Jede kleine Säule 8 hat an ihrer unteren Basis eine Rolle 38, die
frei rotierend auf einer Achse 39 gelagert ist, welche die Basis jeder kleinen Säule
umfaßt, die mit einem Einschnitt 40 versehen ist, in dem die Rolle 38
untergebracht ist. Die Rolle 38 ist dazu bestimmt, in dem entsprechenden Schlitz 34 des
Waagebalkens zu laufen und zu diesem Zweck wird jede Platte 30 folglich durch
den unteren eingeschnittenen Abschnitt jeder kleinen Säule übergriffen, wobei die
Höhe des Einschnittes 40 ausreicht, damit die vertikale Bewegung der kleinen
Säule relativ zur Platte 30 nicht behindert wird.
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In Fig. 5 sind die Hubstützen 8 in ihrer maximalen angehobenen Stellung, wobei
die Rollen 38 in den oberen Aussparungen 36 der Öffnung 34 angeordnet sind.
Bewegt man den Waagebalken mittels des Arbeitszylinders 22 nach rechts in
dieser Fig. 5, gelangen die Rollen 38 in den schräg gestellten Schlitz 37, um die
untere Aussparung 35 der Öffnung 34 zu erreichen. Die Ränder des schräg
gestellten Schlitzes 37 führen also die Rolle in ihrem Abstieg unter der Wirkung des
Gewichts der kleinen Säulen (erhöht durch das der Palette am Beginn des Hubs),
und folglich die Hubstützen 8 in ihre untere Stellung. Man erzielt daher das gleiche
Ergebnis wie beim Ausführungsbeispiel der vorhergehenden Figuren. Bei diesem
Ausführungsbeispiel hat man vorgesehen, daß die oberen Aussparungen 36 der
Öffnungen 34 eine bestimmte Länge haben, die beispielsweise über dem Radius
der Rollen 38 liegt, um sicher zu sein, daß diese Rollen die Steigung des schräg
gestellten Schlitzes 37 völlig emporsteigen und die Hubstützen 8 in ihrem
maximalen Hubzustand sind. Durch diese Anordnung kann man folglich eine gewisse
Ungenauigkeit in Bezug auf die äußerst linke Stellung zulassen, die durch den
Waagebalken unter der Wirkung des Arbeitszylinders 22 erreicht wird. Es wird kurz
aufgezeigt, daß das Zusammenbauen dieser Vorrichtung auf einfache Weise
erfolgt, wobei zunächst die Rollen 38 in die Öffnungen 34 eingesetzt werden, jede
der Hubstützen 8 durch die Achsen 39 mit den Rollen 38 verbunden wird, die so
hergestellte Einheit in die Hülsen 4 eingeführt wird und schließlich die Rollen 32
unter den Platten 30 angeordnet werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die soeben weiter oben im Detail beschriebenen beiden
Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Fig. 7 und 9 zeigen schematisch diese
beiden Ausführungsbeispiele, während die Fig. 8 und 10 mögliche Varianten davon
aufzeigen.
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In der Fig. 7 findet man alle hinsichtlich der Fig. 1 bis 4 beschriebenen Elemente
mit den gleichen Bezugszeichen wieder. In Fig. 9 sind die Elemente der Fig. 5 und
6 mit Ausnahme der Öffnungen 34 dargestellt, die hier einfach schematisch durch
Steuerflächen 41 dargestellt sind, mit denen die Hubstützen 8 durch einfache
Anlage zusammenarbeiten.
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In Fig. 8 ist der Waagebalken 15 wie in der Fig. 7 durch Stangen 13 am unteren
Abschnitt 5 der Hülsen 4 angelenkt, wodurch ermöglicht wird, daß dieser
Waagebalken durch den Arbeitszylinder 22 entlang einer kreisförmigen Bahn zwischen
einem unteren und einem oberen Punkt bewegt wird, wobei die Hubstützen 8 auf
den horizontalen Flächen 42 dieses Waagebalkens 15 einfach aufliegen.
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In Fig. 10 handelt es sich ebenfalls um einen Waagebalken 15, der sich auf
Rollen 32 dreht und mit dem die Hubstützen 8 durch Stangen 11 verbunden sind.