DE19534588C2 - Modulares Funktionsmodell - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein modulares Funktionsmodell, welches insbesondere in der Didaktik, zur Vermittlung von technischen Funktions- und Produktionszusammenhän­ gen verwendet wird.

Solche Systeme sind mittlerweile vielfach bekannt, unter anderem aus einem Firmen­ prospekt der Festo KG unter der Nummer 052872 D. Hierbei sind einzelne Funktions­ module auf einem Montagetisch fixierbar und sollen verschiedene Funktionen aus der Handhabungstechnik darstellen. Nachteilig ist bei diesem System, daß die Funktions­ elemente jeweils nur für sich dargestellt sind, und die Einbindung in einem zusammen­ hängenden Produktionsablaufes im Modell nur mit erheblichem Aufwand realisierbar ist.

Des weiteren ist aus der DE 90 06 287.6 U1 eine Vorrichtung zur Demonstration von dreidimensionalen Modellen bekannt, welche auf einer Aufstellplatte angeordnet werden. Die Aufstellplatte weist darüber hinaus ein gelochtes bzw. gerastertes Stahlblech auf. Dadurch wird die Anordnung der einzelnen Elemente vorgegeben. Dem Grunde nach handelt es sich hierbei wie aus dem bereits genannten Firmenprospekt bekannt quasi um einen Montagetisch. Auch hierbei ist ein zusammenhängender Produktionsablauf mit nur erheblichem Aufwand realisierbar.

Aus dem Aufsatz "Die Robotfabrik", in ELO3/1987, Schule, R. Dr., Seite 32 bis Seite 37 ist ebenfalls auf einem fest angeordneten Montagetisch eine Modellfabrik installiert. Im Wesen zeigt auch diese Dokumentation eine starre Anordnung eines Produktionsablaufes.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zu­ grunde, ein System der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß meh­ rere Funktionsschritte in einem chronologischen Ablauf darstellbar sind, wobei das ganze System in beliebiger Form einfach veränder- und aufbaubar sein soll.

Die gestellte Aufgabe ist bei einem System der gattungsgemäßen Art erfindungsge­ mäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Wei­ tere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege­ ben. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, als Basiseinheit keinen stati­ schen Montagetisch mehr zu verwenden, sondern eine Förderstrecke aufzubauen, mit deren Hilfe ein chronologischer Ablauf verschiedener Funktionen bzw. Funktions­ schritte darstellbar ist. Die Basisidee der Erfindung besteht dabei darin, den Förder­ gang aus Grundmodulen zu bilden, die in einem geometrischen Zusammenhang zum gesamten System stehen. Ein wesentlicher Punkt dabei ist, daß auf dem Rollengang bewegbare Fördertische vorgesehen sind, die eine Lochmatrix enthalten, die in geo­ metrischem Zusammenhang zu den Abmessungen des gesamten Systems stehen. Das Rastermaß dieser Matrix, nämlich beispielsweise der Abstand zweier Löcher zueinander erscheint in einem ganzzahligen Vielfachen in den Außenabmessungen eines Rollenganggrundmodules wieder. Die Abmessungen weiterer Fördermodule stehen wiederum in ganzzahlig vielfachem Verhältnis, so daß selbst die Außenabmes­ sung ganzer Förderstrecken in ganzzahlig vielfachem Verhältnis stehen. Auf diese Weise wird es zum einen möglich, eine beliebige Förderstrecke darzustellen, und dennoch eine virtuelle im Raum liegende Bewegungsachse zu definieren, auf die jedes Funktionselement zugreift. Es ist somit möglich, einen beliebig gestalteten Handhabungs-"Prozeß" darzustellen. Die Funktionsmodule in ihrem Greif- oder Hand­ habungsaktionsabstand oder -Radius sind so ausgebildet, daß sie immer genau auf die sich selbst ergebende Bewegungsachse zugreifen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden näher beschrie­ ben.

Es zeigt:

Fig. 1 Perspektivische Darstellung eines geschlossenen Förderkreises mit Funktionsmodulen.

Fig. 2 Fig. 1 in Berücksichtigung modularer Verbindungsebenen in Erfüllung des ganzzahligen Rastermaßvielfachen.

Fig. 3 Draufsicht auf geschlossenen Fördergang.

Fig. 4 Perspektivische Darstellung einer Förderplattform.

Fig. 5 Teilausschnitt eines Förderganges.

Fig. 6 Darstellung des ganzzahligen Rastermaßvielfachen in Form eines modular zusammengesetzten Förderganges.

Fig. 7 Förderplattform mit Rastergrundmaß.

Fig. 1 zeigt eine gesamte perspektivische Darstellung eines möglichen Aufbaus eines erfindungsgemäßen modularen Funktionsmodells. Hierbei ist ein geschlossener För­ derkreis 1 vorgeschlagen. Dieser Förderkreis besteht aus Förderganggrundelementen 10, die in entsprechender Weise über Drehscheibenelemente 2 einen geschlossenen Fördergang bilden, entlang dem die Funktionsmodule 3, 4 und 5 an beliebiger Stelle angeordnet sind. Weiterhin dargestellt ist die virtuelle Bewegungslinie A entlang der das Fördergut bewegt wird. Das Fördergut selbst liegt auf einem Fördertisch bzw. ei­ ner Förderplattform 6. Die Förderplattform enthält einen mittleren Zentrierpunkt, wie er weiter unten noch ausführlich dargestellt wird. Dieser mittlere zentrierte Punkt läuft genau parallel zu der virtuellen Linie unterhalb derselben. Die Funktionsmodule 3, 4 und 5 sind Handhabungsmodule, die hinsichtlich ihres Zugriffes auf das auf der För­ derplattform 6 befindliche Fördergut zentriert sind. An dem Funktionsmodul 3 findet eine Bunkerung von Behältnissen statt, wobei auf die vorbeifahrende Förderplattform 6 jeweils eines der gebunkerten Behältnisse gebracht wird. Beim Weiterfahren der Förderplattform 6 wird bei Erreichen des Funktionsmodules 4 eine Befüllung des Be­ hältnisses vorgenommen. Beim Weiterführen der Plattform 6 und bei Erreichen des Funktionsmodules 5 wird das Behältnis mit einem Deckel versehen und sodann wei­ tergefördert. Ein solches Funktionsmodell ist hier nur beispielhaft mit den Handha­ bungsmodulen 3, 4 und 5 in der beschriebenen Weise und Funktion versehen. Wichtig ist hierbei, deutlich zu machen, daß zum einen das auf der Förderplattform befindliche Behältnis entlang der virtuellen Linie 6 gefördert wird, und an den Halte- oder Zugreifpunkten an den Funktionselementen 3, 4 und 5 dieselben auf die zentrierte Position der virtuellen Linie zugreifen. Das heißt alle Handhabungsgeräte sind hinsicht­ lich einer Bearbeitung oder einer Handhabungsfunktion im Zugriff auf die virtuelle Linie A zentriert. Dies macht die Modularität dieses Funktionsmodells im wesentlichen aus. Der weitere Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist in den Zeichnungsfiguren 5, 6 und 7 dargestellt. Dort ist das geometrische Verhältnis in ganzzahligen Vielfachen der Außenabmessungen gegenüber einem Rastergrundmaß dargestellt.

Fig. 2 zeigt die sich ergebenden Möglichkeiten bzw. Bewegungsmöglichkeiten im Raum. Diese ergeben sich aus der erfindungsgemäßen Art der modularen Gestaltung des Funktionsmodelles. Da die Fördergrundmodule 10, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, in der Ebene sowie auch in der räumlichen Dimension ein ganzzahliges Vielfa­ ches eines Rastergrundmaßes bilden, ergibt sich quasi die Modularität und die Aus­ baumöglichkeit von selbst. So sind die Fördergrundmodule 1 beispielsweise mit einer Abmessung in der Ebene von 245 × 245 mm festgelegt. Auch in der Richtung senk­ recht zu dieser Ebene ist ein Ebenenabstand von 245 mm realisiert. Dadurch ergeben sich auch Ebenen, bei denen das Fördergut auf einer zur hier dargestellten Grundebene genau um 245 mm oder Vielfache davon angehoben ist. Es läßt sich auch eine Ebene darüber erstrecken, die dann zwei ganzzahlige Vielfache, nämlich 490 mm zur Grundebene angehoben ist. Fig. 2 zeigt, daß das ganzzahlige Vielfache auch in der räumlichen Erstreckung hinsichtlich der geometrischen Abmessung wieder auftaucht.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung in Draufsicht, bei der zum einen die quadratische Ausbil­ dung der Fördermodule sowie die dadurch in dieser beispielhaft, aufgebauten Förder­ strecke sich selbst ergebenden virtuellen Linie gezeigt ist. Entlang dieser Linie wird, wie oben bereits beschrieben, gefördert und auf dieselbe koordiniert und auf das För­ dergut zugegriffen. Geschlossen wird dieser Förderkreis durch die Drehtellermodule 2.

Fig. 4 zeigt eine Förderplattform 6, die auf bzw. in dem dargestellten Rollengang ge­ führt wird. Wichtig ist hierbei, anzumerken, daß die Förderplattform im wesentlichen über eine zentrale Bohrung 20 verfügt, die entlang der virtuellen Linie als Bezugslinie läuft. In die Bohrung 20 sind dabei in erfindungsgemäßer Ausgestaltungsmöglichkeit Sensoren anbringbar, oder zur Fixierung mechanische Zentrierelemente, die das För­ dergut so auf die Förderplattform 6 zentrieren, daß sie ebenfalls entlang der virtuelle Linie laufen. Die Förderplattform selbst besteht aus einer Unterkonstruktion aus Profil mit einer darauf montierten Fördertischplatte. Ferner ist die Förderplattform 6 bzw. deren Tischplatte mit in einem entsprechenden Rastermaß verteilten Lochmuster ver­ sehen. Dieses Lochmuster gibt als kleinste, in diesem Funktionsmodell auftauchende geometrische Abmessung das Rastergrundmaß wieder, aus welchem sich die ganz­ zahligen Vielfachen der übrigen geometrischen Abmessungen ergeben.

Fig. 5 zeigt einen Rollengangabschnitt, bestehend aus drei Fördergrundelementen 6. Diese haben hier, wie oben bereits beschrieben, eine beispielhafte, Abmessung von 245 × 245 mm in der Ebene. Drei aneinander gefügte Rollenganggrundelemente erge­ ben somit 735 mm. Aus der nachfolgenden Fig. 6 geht die Modularität und die belie­ bige Darstellung von Förderstrecken aus diesem ganzzahlig Vielfachen deutlicher her­ vor. So zeigt Fig. 6 zwei fördertechnisch miteinander verbundene Rollengangab­ schnitte, die jeweils aus drei Rollenganggrundmodulen bestehen. Das Fördergut wird am Ende der beiden Förderstrecken um 180° in die Gegenrichtung gedreht. Dies wird durch einen in der Fördertechnik bekannten Drehteller erreicht. Die Außenabmessun­ gen dieses Drehtellers sind, wie hier zu erkennen, 490 × 490 mm. Diese Abmessung von 490 mm Kantenlänge ist genau das Zweifache, also entsprechend das ganzzah­ lige Vielfache, der geometrischen Abmessung eines Rollenganggrundmodules. So ist es möglich, den oberen Rollenganggrundmodul für die Bewegung in Richtung zum Drehteller auszulegen und die untere Förderstrecke dann in gegenläufiger Richtung. Auch bei einer Umlenkung von 90° wären die Außenabmessungen eines solchen Drehtellers von 490 × 490 mm perfekt. Aus der Darstellung in Fig. 6 geht hervor, daß, egal ob ein Drehteller für eine Wende um 180° oder 90° oder jede beliebige Rich­ tungsveränderung das Fördergut stets auf einer stetig verlaufenden virtuellen Achse gefördert wird, und erst so der beliebige Zugriff und die beliebige Positionierung von Funktionselementen, die auf das Fördergut zugreifen, möglich ist. Dies geht in der beschriebenen Weise aus der Darstellung von Fig. 1 auch klar hervor. Die darge­ stellte virtuelle Linie ist an jedem Punkt eine stetige Bewegungslinie.

Fig. 7 zeigt nochmals die obere Platte einer Förderplattform 6. Es sind zu erkennen, die Zentralbohrung, die auf die virtuelle Bewegungslinie zentriert ist, sowie das verteilt angeordnete Lochmuster bzw. die Lochmatrix. Das Maß zweier nebeneinanderliegen­ der Löcher parallel zu einer der Plateaukanten gesehen, ist die kleinste geometrische Abmessungseinheit, auf deren Basis die ganzzahligen Vielfachen, die sich durch die gesamte Konstruktion des Funktionsmodelles ziehen, gegeben sind.

Claims (9)

1. Modulares Funktionsmodell zur Darstellung von Produktionsprozessen, insbesondere für didaktische Zwecke, wobei das Funktionsmodell ergänz- und/oder erweiterbare Funktionsmodule enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionsmodell des weiteren ein modular aufgebautes Fördersystem, bestehend aus Fördergrundmodulen (1, 2) aufweist, mit welchem eine beliebige Förderstrecke zwischen den einzelnen Funktionsmodellen aufbaubar ist, daß die geometrischen Abmessungen sowohl der Funktions- als auch der Fördergrundmodule stets ganzzahlige Vielfache eines zugrundegelegten Rastergrundmaßes sind, derart, daß sich durch Verbindung mehrerer Fördergrundmodule eine virtuelle Bewegungslinie (A) im Raum ergibt, entlang der ein Fördergut bewegbar ist und die Funktionsmodule auf diese virtuelle Bewegungslinie zugreifend gestaltet sind.

2. Modulares Funktionsmodell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördergut auf einer entlang der Förderstrecke laufenden Förderplattform (6) aufleg- oder mit derselben verbindbar ist, und die Förderplattform eine Lochmatrix aufweist, mit einem zentralen Null-Punkt, der stets entlang der genannten virtuellen Bewegungslinie (A) laufend angeordnet ist und auf welchen die Funktionsmodule in ihrem Zugriff räumlich koordiniert sind.

3. Modulares Funktionsmodell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Abmessungen eines Fördergrundmodules (1, 2) zum Rastermaß der Lochmatrix der Förderplattform (6) ganzzahlige Vielfache sind und aus dem genannten Rastergrundmaß gebildet sind.

4. Modulares Funktionsmodell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördergrundmodul (1, 2) als Rollenganggrundmodul ausgebildet ist und des weiteren jeweils autark mit einem eigenen Antrieb versehen ist.

5. Modulares Funktionsmodell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rollenganggrundmodul (1, 2) jeweils mit einer elektrischen Schnittstelle versehen ist, über welche jedes Rollenganggrundmodul mit beispielsweise Sensorik, Antrieb sowie SPS-Ansteuerung im zusammengefügten Zustand mehrerer Rollenganggrundmodule jeweils an eine zentrale Ansteuerung ankoppelbar ist.

6. Modulares Funktionsmodell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung mit einer zentralen Ansteuerung über ein von Rollenganggrundmodul (1, 2) zu Rollenganggrundmodul durchgeschleiftes Flachbandkabel erfolgt.

7. Modulares Funktionsmodell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der elektrischen Schnittstelle eines Rollenganggrundmodules die weiteren Anschlußverzweigungen aus einem Ansteuerflachbandkabel bestehen, welches auf einer Anschauungsebene über sichtbare Pfostenstecker mit der Sensorik und/oder dem Antrieb und/oder der SPS-Ansteuerung jedes Rollenganggrundmodules entsprechend verbindbar ist, derart, daß über sichtbare Kontaktbrücken eine sichtbare Herstellung elektrischer Verbindungen anbringbar sind.

8. Modulares Funktionsmodell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung jedes Rollenganggrundmodules über ein Buskabel erfolgt.

9. Modulares Funktionsmodell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils jeder Rollengang elektronische Mittel zur digitalen Adressierung enthält.