DE4310377A1 - Laufwagen zum Transport von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Laufwagen zum Transport von Werkstücken, Material od. dgl. insbesondere in einem Längstransfersystem auf einer Schiene, an der Laufrollen anliegen, die zumindest eine Montageplatte für die Werk­ stücke, das Material od. dgl. bewegen.

Unternehmen im heutigen internationalen Wettbewerb müssen ihre Produktivität verbessern und Durchlaufzeiten verkürzen. D.h., Produkte müssen einerseits konsten­ günstiger gefertigt und montiert werden und andererseits schneller in der Fabrikation umgesetzt werden. Dement­ sprechend müssen die Produktionsabläufe automatisiert und verknüpft werden. Die Verknüpfung von Fertigungsprozessen/ Montageoperationen spielt eine bedeutende Rolle in der modernen Fabrikation.

Bei der hohen Anforderung an die Anpassungsfähigkeit von sich verändernden Produktionsfaktoren kommen heute im we­ sentlichen Längstranfersystem zur Anwendung, welche aus Schienensträngen bestehen, auf denen die zu bearbeitenden Werkstücke von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation automatisch transportiert werden. Diesem Transport dienen Laufwagen bzw. Werkstückträger, welche die entsprechenden Werkstücke, Matrialien od. dgl. zu den Bearbeitungsstationen transportieren.

Derartige Laufwagen sind beispielsweise Montageplatten, welche, gegebenenfalls über Räder seitlich abgestützt, in einer Schiene auf einem Transportband bewegt werden. Diese Laufwagen sind nachteilig, da sie voneinander keinen bestimmten Abstand einhalten- können. Ferner ist ihre Positionierung in der Bearbeitungsstation notwendig, da sie selbst keine vorgegebene Position einnehmen können. Ferner läuft das Transportband auch dann, wenn sich der Laufwagen bzw. Werkstückträger in einer Bearbeitungsstation oder in einer Staustrecke befindet. Dies führt zu ständiger Reibung zwischen Transportband und Laufwagen bzw. Werkstückträger, zu übermäßiger Abnutzung und zu einem hohen Endergieverbrauch.

Durch das Stoppen und das Auffahren der Laufwagen erhalten diese in jedem Fall einen mechanischen Schlag, der sich auf die Werkstücke überträgt und Lärm verursacht. Eine Rich­ tungsänderung dieser Werkstückträger ist nur mit großem mechanischen Aufwand realisierbar. Ferner ist die Belast­ barkeit der Transportbänder durch die hohe Reibung begrenzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Laufwagen der o.g. Art zu entwickeln, welcher diese Nachteile nicht aufweist und der sich vor allem völlig autonom in einem Längstransfersystem bewegen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß zumindest eine Lauf­ rolle über einen Motor angetrieben ist.

Das bedeutet, daß dieser Laufwagen sich völlig selbstän­ dig auf einer Schiene eines Längstransfersystems bewegen kann. Das soll vor allem für sein Anfahren oder sein Ab­ bremsen gelten. Eine später beschriebene Steuerung über­ nimmt die Regelung der Fahrt des Laufwagens. Vor allem werden auch Hindernisse erkannt und auf Grund dieser Er­ kenntnis ein Bremsvorgang und ein Anhalten des Laufwagens eingeleitet. Ferner soll die Steuerung auch, wie später vor allem zu der Zeichnung beschrieben, ein Positionieren innerhalb einer Bearbeitungsstation durchführen. Gerade diese erfindungsgemäße Steuerung, bei der anhand von an der Schiene angeordneten Nocken od. dgl. durch Signalgeber ein Bremsvorgang eingeleitet wird, kann nicht nur bei dem vorliegend beschriebenen erfindungsgemäßen Laufwagen Anwendung finden, sondern auch bei ähnlichen Werkstückträgern. Deshalb wird für ein derartiges Verfahren gesondert Schutz begehrt.

Das Verfahren zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß beispielsweise für die Einleitung eines Bremsvorganges eine Anzahl von Nocken hintereinander geschaltet sind, welche jeweils eine Herabsetzung der Geschwindigkeit um die Hälfte bewirken. Der letzte Nocken stoppt dann den Laufwagen. Auf diese Weise erfolgt bevorzugt ein sehr exaktes Positionieren des Laufwagens in einer Bearbeitungs­ station.

Allerdings kann der Laufwagen auch auf die gleiche Art und Weise vor Kurven auf eine geringere Geschwindigkeit abgebremst werden, so daß nach der Kurve durch einen positiven Impuls wieder ein Beschleunigen auf maximale Geschwindigkeit erfolgt.

Wesentlich ist auch die Herstellung der Laufruhe für den Laufwagen. Hierzu dienen Stützrollen, welche sich in einem gewissen Abstand zu jeder Laufrolle ebenfalls gegen die Schiene abstützen und so ein seitliches Abkippen des Laufwagens vermeiden.

Bevorzugt sollen für einen Laufwagen vier Laufrollen vor­ gesehen sein, welche sich jeweils paarweise in einem Ge­ häuseabteil befinden. Zwei derartige Gehäuseabteile sind über eine Deichsel miteinander verbunden, wobei diese an ihren beiden Enden drehbar gelagert ist. Hierdurch ist es möglich, daß der Laufwagen Kurven durchfährt, da die bei­ den Gehäuseabteile voneinander unabhängig bewegbar sind.

Einer Rückstellung des jeweiligen Gehäuseabteils nach ei­ ner Kurve dient eine Feder, welche zwischen zwei Druckrol­ len links und rechts des Drehgelenks und dem Drehgelenk selbst geführt ist und sich mit ihren Enden gegen jeweils eine Gehäusewand abstützt.

Für die Ausbildung der Laufrollen selbst ist an die Anord­ nung eines ballig-konischen Abschnittes gedacht, welcher einer Schulter der Schiene aufsitzt. Hierdurch wird einerseits die Selbstzentrierung zweier sich in einem Gehäuseabteil befindlicher Laufrollen auf der Schiene erreicht und andererseits eine wesentliche Verbesserung der Haftung der Laufrolle auf der Schiene, insbesondere dann, wenn die Oberfläche der Laufrolle aufvulkanisiert ist.

Als Motor kommt bevorzugt ein bürstenloser Gleichstrommo­ tor in Betracht, der über eine Schnecke mit einem Schnec­ kenrad mit zumindest einer Laufrolle im Eingriff steht. Der Motor selbst ist über eine geeignete Steuerung mit Stromabnehmern verbunden, die mit Stromschienen an der Schiene des Längstransfersystems in Wirkverbindung stehen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzug­ ter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Laufwagen in Gebrauchslage an einer Schiene eines Längstransfersystems;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Laufwagens;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Laufwagen gem. Fig. 2;

Fig. 4 eine Diagrammdarstellung einer erfindungsgemäßen Steuerung für die Fahrt des Laufwagens auf einer Schiene;

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen schematisch dargestellten Laufwagen in Gebrauchslage zur Erläuterung seiner Steuerung;

Fig. 6 eine Seitenansicht des Laufwagens gem. Fig. 5.

Gem. Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Laufwagen 1 an einer Schiene 2 eines ansonsten nicht näher gezeigten Längstrans­ fersystems angeordnet. Dieser Laufwagen 1 dient beispiels­ weise als Werkstückträger zum Transport von Werkstücken von Bearbeitungsstationen zu Bearbeitungsstationen oder aber auch als Materialträger von einem Depot zu einer Bearbei­ tungsstation.

Bevorzugt fährt dieser Laufwagen 1 selbsttätig auf der Schiene 2. Hierzu sind beidseitig der Schiene 2 Laufrol­ len 3 und 4 vorgesehen, welche in ihren äußeren Konturen einer Anlagefläche an der Schiene 2 angeglichen sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel folgt auf einen scheiben­ förmigen Abschnitt 5 ein ballig-konischer Abschnitt 6.

Diese Ausgestaltung hat sich als besonders günstig erwiesen, da eine Schulter 7 der Schiene 2 ähnlich konturiert ist. Insbesondere durch den ballig-konischen Abschnitt 6 stützt sich der Laufwagen 1 sehr gut auf der Schulter 7 ab und bewirkt auch durch den Auflagedruck eine gute Haftung der Laufrolle 3 auf der Schulter 7. Durch die aufvulkanisierten Außenkonturen der Laufrollen 3 und 4 wird ein sehr ruhiger Lauf erreicht. Die ballige Konusform der Laufrollen führt zu einer theoretischen Punktberührung an der Schulter 7, vermeidet unterschiedliche Umfangsge­ schwindigkeiten und damit durch Gleitreibung entstehenden Abrieb.

Die Laufrollen 3 und 4 sind im übrigen so ausgelegt, daß sie den Laufwagen 1 auf der Schiene 2 zentrieren und ein seitliches Abrutschen verhindern. Die Laufrollen besitzen einen größtmöglichen Durchmesser, um insbesondere bei Schienenkupplungen einen ruhigen Lauf zu gewährleisten.

Jede Laufrolle 3 bzw. 4 ist über eine Achse 8 mit einer Stützrolle 9 verbunden. Die Achse 8 verläuft dabei in etwa parallel zu der Schiene 2. Diese Stützrollen 9 haben vor allem die Aufgabe, dem Laufwagen 1 auf der Schiene 2 eine statisch definierte Lage zu verleihen. Dadurch sind auch exzentrische Belastungen des Laufwagens 1 möglich.

In den Fig. 2 und 3 ist im übrigen erkennbar, daß je­ weils zwei Laufrollen in einem Gehäuseabteil 10 bzw. 11 des Laufwagens 1 angeordnet sind. Dabei ist aber nur eine Laufrolle 4 im Gehäuseabteil 10 angetrieben. Die anderen Laufrollen 3, 3.1 und 3.2 laufen lediglich bei der Fahrt mit und rollen entlang der Schulter 7 an der Schiene 2 ab.

Angetrieben wird die Laufrolle 4 durch einen Motor 12, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein bürstenloser Gleichstrommotor (Außenläufer) ist. Dieser Motor treibt über eine Schnecke 13 ein Schneckenrad 14 auf der Achse 8 an, deren Drehbewegung auf die Laufrolle 4 übertragen wird, wobei die Laufrolle 4 als Reibrad auf die Schiene 2 wirkt.

Der Motor 12 wird bevorzugt mit elektrischer Energie ge­ speist. Hierzu befinden sich in dem Gehäuseabteil 10 zwei Stromabnehmer 15, welche von Stromschienen 16 gespeist werden. Die Stromschienen 16 sind in entsprechenden Füh­ rungen 17 an der Schiene 2 festgelegt.

Verbunden sind die Stromabnehmer 15 über nicht näher ge­ zeigte Leitungen mit dem Motor 12 und mit einer Steuerung 18. Die Motorsteuerung wird im übrigen später beschrieben.

In Fig. 2 ist erkennbar, daß die beiden Gehäuseabteile 10 und 11 über eine Deichsel 19 miteinander verbunden sind. Die Deichsel 19 ist I-förmig ausgebildet und weist mit jedem Gehäuseabteil 10 bzw. 11 eine gelenkige Verbindung über einen Drehbolzen 20 bzw. 21 auf. Links und rechts neben dem Drehbolzen 20 bzw. 21 befindet sich jeweils ein Druckbolzen 22 bzw. 23, welcher auf der Deichsel 19 festliegt. Die Druckbolzen 22 bzw. 23 sind exzentrisch ausgebildet, so daß die genauen Auflagepunkte der Federschenkel 25 bzw. 26 eingestellt werden können.

Zwischen den Druckbolzen 22 und 23 sowie dem Drehbolzen 20 bzw. 21 ist eine Feder 24 geführt, deren Schenkel 25 und 26 jeweils einer Gehäusewand 27 bzw. 28 anliegen. Diese Anordnung bewirkt, daß bei einer Kurvenfahrt beispiels­ weise der Schenkel 26 der Feder 24 vom Druckbolzen 23 abgehoben wird, wobei jedoch der gegenüberliegende Schenkel 25 an der Gehäusewand 27 verbleibt. Hierdurch wird die Feder 24 gespannt, so daß der Schenkel 25 nach der Kurvenfahrt eine Rückführung des Gehäuseabteils 10 in die Ausgangslage bewirkt. Ähnliches wird auch durch eine Feder 29 im Gehäuseabteil 11 bewirkt.

Beide Gehäuseabteile 10 und 11 bestehen im übrigen aus je­ weils zwei links und rechts der Schiene 2 angeordneten Ge­ häusekammern 30 und 31, wobei die beiden Gehäusekammern 30 und 31 jeweils über eine Trägerplatte 32 miteinander ver­ bunden sind. Diese Trägerplatte 32 ist, wie insbesondere in Fig. 3 gezeigt, querschnittlich so ausgestaltet, daß eine Reihe von Führungskanälen 33 vorgesehen sind, über welche entsprechende Leitungen zwischen den einzelnen Ge­ häusekammern 30 und 31 geführt werden können. Die Leitungen dienen zur Verknüpfung von nicht näher gezeigten Sensoren, die die Aufgabe haben, die für die Steuerung des Laufwagens notwendigen Signale aufnehmen.

Zur Steuerung des Laufwagens werden vier Sensoren gemäß den Fig. 5 und 6 benötigt, nämlich:

• a) Ein Distanzsensor SD. Er besitzt eine Abtastweite WA von beispielsweise 200 mm in Bewegungsrichtung RF des Laufwagens. Erkennt der Distanzsensor SD ein Hindernis auf der Laufschiene, wie beisielsweise die Hand einer Person oder einen anderen Laufwagen in Stausituationen, so gibt er entsprechende Analogsignale an die Steuerung ab, welche den Motor bremsen. Dieser Bremsvorgang ist ungefähr 40 mm vor dem Auftreffen des Laufwagens auf das Hindernis abgeschlossen, d. h., der Laufwagen steht still. Entfernt sich das Hindernis über den Abstand von 40 mm oder verschwindet es ganz, beschleunigt der Laufwagen wieder. Der Bremsvorgang, welcher durch den Distanzsensor so eingeleitet wird, hat Priorität vor allen anderen Sensorbefehlen, welche die Steuerung auszuführen hat.
• b) Ein Verzögerungssensor SV. Er wird durch einen auf der Laufschiene angebrachten Unfallnocken NV0 bedämpft und gibt der Steuerung den Befehl, die Motordrehzahl zu reduzieren, beispielsweise derart, daß der Laufwagen mit seiner halben Geschwindigkeit durch eine Kurve oder Weiche weiterfährt. Wird der Verzögerungssensor SV mehrmals hintereinander durch weitere Nocken NV1 bis NV4 bedämpft, so wird die Motordrehzahl nach jedem Dämpfungsimpuls weiter reduziert, bis auf seine Minimaldrehzahl von beispielsweise 500 min^-1.

Für den Laufwagen sind zwei unterschiedliche Verzögerungs­ situationen vorgesehen: Entweder wird der Verzögerungs­ sensor SV nur einmal bedämpft oder er wird sooft bedämpft bis der Laufwagen seine Minimalgeschwindigkeit erreicht hat. Dies hat zur Folge, daß entweder ein Einzelnocken NV0 an der Laufschiene vorhanden sein muß oder ein Einzelnocken NV0 mit einer darauf folgenden Nockenleiste, welche die Nocken NV1 bis NV4 enthält.

• c) Ein Stopsensor SS wird gebraucht, um den Laufwagen von seiner Minimalgeschwindigkeit zum Anhalten an einer genauen Position zu bringen. Zu diesem Zweck ist ein weiterer Metallnocken NS am in Fahrtrichtung RF des Laufwagens liegenden Ende der Nockenleiste angebracht, dem sich der Stopsensor SS mit Minimalgeschwindigkeit stirnseitig nähert und bei Erreichen eines entsprechenden Signals den Motor auf die Drehzahl null bringt. Durch das Schneckenradgetriebe 13, 14 wird der Laufwagen 1 in dieser Position gehalten. Der Motor muß also im Stillstand nicht erregt werden. Die Genauigkeit dieser Positionierung reicht für die meisten Anwendungsfälle aus (Handarbeitsplätze).

Die Nockenleiste ist beweglich angeordnet, so daß ein Laufwagen wahlweise an einer zum genauen Anhalten vorgesehenen Position tatsächlich anhält, wenn die Nockenleiste in inaktiver Position PA ist, d. h., wenn der Verzögerungssensor SV und der Stopsensor SS nicht bedämpft werden.

Der Stopsensor SS wird aus Gründen des genauen Erreichens einer Endposition stirnseitig bedämpft während der Verzögerungssensor SV und ein später beschriebener Beschleunigungssensor SB seitlich bedämpft werden.

• d) Der Beschleunigungssensor SB wird ebenfalls durch einen auf der Laufschiene angebrachten Metallnocken NB bedämpft. Er dient dazu, der Steuerung ein Signal zu geben, wenn der Laufwagen von einer beliebigen Geschwindigkeit aus, die kleiner als die maximale ist, auf die Maximalge­ schwindigkeit beschleunigt werden soll. Dies ist beispielsweise der Fall nach dem Durchfahren einer Kurve, einer Weiche oder einer genauen Anhalteposition.

Die Anhaltegenauigkeit, welche mit der beschriebenen Steuerung erreicht Werden kann- wird für eine Mehrzahl von möglichen (Montage-) Operationen genügen.

Bei jenen (Montage-) Operationen, wo eine höher Positions­ genauigkeit und/oder eine höhere Positionsstabilität gefordert wird, ist eine Positioniervorrichtung vorgesehen, welche eine auf dem Laufwagen befindliche Montageplatte 34 leicht abhebt und den Laufwagen von den eigentlichen Bearbeitungseinflüssen wie Kräfte aller Art und Richtungen, elastische Deformationen, Vibrationen, Wärmeentstehungen etc. isoliert.

Die Abhebe- und Positioniervorrichtung soll Gegenstand eines gesonderten Schutzantrages sein und wird deshalb hier nicht näher betschrieben.

Die Montageplatte 34 ist aber Bestandteil des Laufwagens. Durch den Eingriff der beiden konischen Drehbolzen 20 und 21 in Bohrungen 35 und 36 wird die Montageplatte 34 auf dem Laufwagen 1 zentriert. Die vertikal auf die Montageplatte 34 wirkenden Kräfte werden von sechs Lagerstellen aufgenommen und zwar derart, daß jede Trägerplatte 32 ihre eigene Dreipunktauflage hat und damit ein statisch bestimmtes System bildet.

Diese beiden Dreipunktauflagen 37 bzw. 38 werden gebildet durch die Rollenauflagen 39 und 39.1 bzw. 40 und 40.1. Die Rollenauflagen 39 bis 40.1 tragen durch ihre verminderte Rollreibung dazu bei, daß die Verschiebeenergie der Montageplatte 34 auf den Trägerplatten 32 während der Kurvenfahrt möglichst klein gehalten werden kann. Sie vergrößern damit den mechanischen Bestimmungsgrad des Laufwagens.

Claims (17)

1. Laufwagen zum Transport von Werkstücken, Material od. dgl. insbesondere in einem Längstransfersystem auf einer Schiene (2), an der Laufrollen (3, 4) anliegen, die zu­ mindest eine Trägerplatte (32) für die Werkstücke, das Material od. dgl. bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Laufrolle (3, 4) über einen Motor (12) angetrieben ist.

2. Laufwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Laufrolle (3, 4) über eine Achse (8) eine Stütz­ rolle (9) verbunden ist, welche ebenfalls der Schiene (2) anliegt.

3. Laufwagen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens vier Laufrollen (3, 4) mit den entsprechenden Stützrollen (9) vorgesehen sind.

4. Laufwagen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß auf der Achse (8) ein Schneckenrad (14) auf­ sitzt, mit dem eine Schnecke (13) in Eingriff steht, die von einem Motor (12) angetrieben ist.

5. Laufwagen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (12) über eine Steuerung (18) mit Stromabnehmern (15) verbunden ist, welche mit Stromschienen (16) an der Schiene (2) in Kontakt stehen.

6. Laufwagen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schiene (2) Nocken (NV0-NV4, NS) zum Steuern eines Bremsvorganges angeordnet sind, wobei die Nocken beispielsweise mit induktiven Näherungsschaltern am Laufwagen (1) zusammenwirken.

7. Laufwagen nach wenigstens einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Laufrolle (3, 4) aus einem scheibenförmigen Abschnitt (5) und einem konischen Abschnitt (6) zusammengesetzt ist, welcher sich gegen eine Schulter (7) der Schiene (2) abstützt.

8. Laufwagen nach wenigstens einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Laufrollen (3 und 4) paarweise links und rechts der Schiene (2) in einer Gehäusekammer (30, 31) eines Gehäuseabteils (10, 11) ange­ ordnet sind, wobei die Gehäuseabteile (10, 11) über eine Deichsel (19) miteinander verbunden sind.

9. Laufwagen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Deichsel (19) über je einen Drehbolzen (20, 21) mit den Gehäuseabteilen (10, 11) verbunden ist.

10. Laufwagen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich links und rechts neben den Drehbolzen (20, 21) je ein Druckbolzen (22, 23) befindet, wobei zwischen den Druckbolzen (22, 23) und den Drehbolzen (20, 21) eine Fe­ der (24) geführt ist.

11. Laufwagen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (24) mit je einem Schenkel (25, 26) an je einer Gehäusewand (27, 28) abstützt.

12. Laufwagen nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten (32) von zwei Gehäuseabteilen (10, 11) durch eine Montageplatte (34) miteinander verbunden sind.

13. Laufwagen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbolzen (20, 21) durch Eingriff in Bohrungen (35, 36) die Montageplatte (34) auf dem Laufwagen zentrieren.

14. Laufwagen nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageplatte (34) auf zumindest einer Dreipunktauflage abgestützt ist.

15. Verfahren zum Steuern eines Laufwagens zum Transport von Werkstücken, Material od. dgl. insbesondere in einem Längstransfersystem auf einer Schiene, an der Laufrollen anliegen, die zumindest eine Montageplatte für die Werk­ stücke, das Material od. dgl. bewegen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Schiene angeordnete Nocken einen Bremsvorgang für einen Motor des Laufwagens steuern, indem durch jeden Nocken die Geschwindigkeit reduziert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nocken einen Impuls zum Halbieren der jeweili­ gen Geschwindigkeit erzeugt und der letzte Nocken den Laufwagen stoppt.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch einen positiven Impuls der Bremsvor­ gang abgebrochen und der Laufwagen wieder auf maximale Ge­ schwindigkeit gebracht wird.