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Die
Erfindung betrifft eine Palette für ein innerbetriebliches schienengebundenes
Transportsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In
der modernen Fertigung werden verschiedene Transportsysteme eingesetzt,
um Werkstücke von
Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation zu transportieren, um
im Zuge der Lagerhaltung Lagergut ins Lager oder aus dem Lager zu
transportieren, um Ersatz- oder Verschleißteile zu Bearbeitungsmaschinen
zu bringen, um Abfälle
wegzuschaffen oder um andere Transporte vorzunehmen.
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Es
gibt dabei eine große
Anzahl unterschiedlicher Systeme, die man nach den verschiedensten Kriterien
voneinander unterscheiden und in einem System einteilen kann. So
gibt es Hängesysteme,
die entlang von Schienen verfahrbar sind, die oberhalb der einzelnen
Stationen angebracht sind. Die zu transportierenden Güter hängen dabei
auf entsprechenden Gehängen,
die wiederum nach Art des Einsatzes stark unterschiedlich ausgebildet
sein können.
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Im
Gegensatz dazu gibt es auch eine Vielzahl von Systemen, die am Boden
fahren, wobei verschiedene Ausmaße an Flexibilität während des
Betriebes bzw. bei Betriebsumstellungen möglich sind. Dies reicht von
einfachsten Palettenrollbahnen, bei denen antriebslose Paletten
entlang von Führungen rollen
und einander weiterstoßen.
Nur an punktuell vorgesehenen Antriebsstationen werden die dort
befindlichen Paletten durch Reibräder und dgl. in Bewegung versetzt
und schieben die vor ihnen befindlichen vor sich her.
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Derartige
Systeme erlauben eine Änderung des
Bearbeitungsablaufes nur unter komplizierten Umbaumaßnahmen,
da durch die stoßende
Kraftübertragung
eine ausschließlich
geradlinige Fortbewegung der Paletten möglich ist und es nicht möglich ist, Weichen
oder dgl. einzubauen. Stattdessen muß an jeder Richtungsänderung
oder Verzweigung der Produktionsstraße eine spezielle Umsetzvorrichtung
eingebaut werden, die die ankommende Palette ergreift und auf einen
abgehenden, wiederum geradlinigen Bahnabschnitt aufsetzt.
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Im
Falle eines Defektes, beispielsweise einer Palette oder einer Bearbeitungsstation
kommt sofort die gesamte Fertigungsstraße zum Erliegen, da es wegen
des dicht-an-dicht-Fahrens
der Paletten nicht möglich
ist, Pufferplätze
einzureichten.
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Der
Vorteil dieses Systems liegt in den geringen Anschaffungskosten,
der robusten Bauweise, den geringen Unterhaltskosten und der geringen
Gefährdung
der Umgebung, da zwischen den sich geradlinig spaltlos aneinander
fortbewegenden Paletten kaum eine Kollisions- oder Einklemmgefahr besteht.
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Am
anderen Ende der Flexibilitätsskala
stehen mit eigenem Antrieb ausgerüstete, unbemannte Fahrzeuge,
deren Fahrweg frei programmierbar ist und die unter Umständen sogar über Programme verfügen, die
das Umfahren von Hindernissen nach eigener Strategie erlauben. Diese
Systeme sind zwar hoch flexibel, aber extrem teuer in der Anschaffung, aufwendig
in der Programmierung und, durch die zur Unfallvermeidung notwendigen
Sensoren, in der Wartung kostspielig und letztlich relativ störanfällig.
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Bei
all diesen Systemen kommt noch dazu, daß sie nicht die einzigen Transport-
und Bewegungssysteme im Rahmen der industriellen Fertigung innerhalb
eines Betriebes sind, sondern daß dazu noch der sog. Logistik-Transport
kommt, der meist bemannt und schienenungebunden frei in den Hallen
und im Bereich der Fertigungsstraßen unterwegs ist. Dieser Logistik-Verkehr
kann beispielsweise eine Palettenrollbahn nur über eine Brücke (bzw. mittels eines Tunnels)
queren, da die Stoß an
Stoß anrückenden
Paletten keinen Platz zum Durchfahren gewähren, und da, wenn ein solcher
Platz vorhanden wäre,
die Schienen der Palettenbahn ein solches Überqueren für fast alle Fahrzeuge des innerbetrieblichen
Verkehrs unmöglich
machen. Die einzige Alternative zu einer Überbrückung (Untertunnelung) ist daher
die Überführung der
Paletten durch eine eigene Hebe-Transport-und
Senkvorrichtung. Es ist klar ersichtlich, daß beide Varianten extrem platz-
und kostenintensiv sind und darüber
hinaus störanfällig sind.
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Diese
Probleme treten bei den hoch intelligenten flexiblen Systemen nicht
auf, doch kann es dort wesentlich leichter zu Kollisionen und Behinderungen
kommen, die zu Verzögerungen
und zum Stillstand der Produktion führen.
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Eine
fahrbare Palette ähnlich
der der eingangs genannten Art geht aus der
US 1 274 716 hervor. Dort sind zweiachsige
Wagen vorgesehen, die sich entlang eines Schienenwegs bewegen können. Um
auch Schienenkrümmungen
folgen zu können, sind
sowohl die vordere als auch die hintere Achse an ihrer axialen Mitte
um eine Hochachse drehbar gelagert. Die Drehung wird dabei über eine
Hebelvorrichtung durch eine im Kurvenbereich jeweils angeordnete
dritte Schiene vorgerufen. Der konstruktive Aufwand hierfür ist beträchtlich;
starke Kurvenkrümmungen
lassen sich kaum realisieren.
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Es
besteht, wie aus dem Gesagten ohne weiteres hervorgeht, ein großer Bedarf
an einer Palette für
ein innerbetrieblichen Transportsystem, welche die genannten Nachteile
nicht aufweist und die robust, zuverlässig, kostengünstig und
dabei doch relativ flexibel und leicht auf andere Produktionsabläufe umrüstbar ist.
Eine solche Palette für
ein Transportsystem herzustellen, ist das Ziel der Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird dieses
Ziel durch eine Palette mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
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Die
Verwendung der Bezeichnung "Rolle" soll im folgenden
auch Fälle
umfassen, bei denen die Rollen radähnlich, mit einem oder zwei
Spurkränzen, als
Doppelrollen, eventuell mit einem Winkel zwischen den Drehachsen
und auf schrägen,
dachartigen Schienenrollen, ausgebildet sind. Die Paletten sind
mit eigenem Antrieb ausgerüstet
und entlang von am Boden verlegten Schienen verfahrbar.
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Durch
diese Maßnahme
erreicht man, daß die
Paletten voneinander unabhängig
werden und zum Transport nicht mehr in unmittelbarem Kontakt untereinander
stehen müssen.
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Es
ist auf diese Weise möglich,
beispielsweise Kreuzungen mit dem Logistik-Verkehr dadurch zu vereinfachen,
daß im
Kreuzungsbereich die Paletten mit höherer Geschwindigkeit fahren
und so die Abstände
zwischen ihnen größer werden.
Auch ist es möglich,
in einem Pufferbereich vor der Kreuzung einzelne Paletten anzuhalten,
um den kreuzenden Verkehr durchzulassen.
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Auf
gleiche Weise wird es ermöglicht,
bei einzelnen Arbeitsstationen Wartungsarbeiten vorzunehmen, ohne
daß es
dadurch zum Stillstand der gesamten Produktion kommt.
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Es
ist durch die Tatsache, daß die
Paletten über
einen eigenen Antrieb verfügen,
auch möglich, die
Umsetzstationen, die im Stand der Technik immer wieder Probleme
im Betrieb mit sich bringen, so auszugestalten, daß sie nicht
auf die Paletten sondern die darunter befindlichen Schienen zugreifen.
So können
gemäß dem einleitend
erwähnten
Stand der Technik nach dem Auffahren der Palette auf eine Schwenkstation
die Schienenstücke
unterhalb jeder der zumeist vier Rollen um beispielsweise 90° verdreht
werden, so daß die
Palette, nunmehr verschwenkt, zumeist in Querrichtung orientiert,
den nächsten, üblicherweise
rechtwinklig zum ersten Abschnitt angeordneten Abschnitt der Bahn
befährt.
In dem Fall, in dem die Abschnitte nicht im rechten Winkel zueinander
verlaufen oder wenn mehr als vier Rollen pro Palette vorgesehen
sind, ist bei zumindest einem der Schienenstränge für jede Rolle bzw. für einige
der Rollen eine eigene Schiene vorzusehen.
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Auch
wird es durch den Eigenantrieb möglich,
Steigungen bzw. Gefälle
zu befahren, was in der Praxis bei den Paletten-Rollbahnen gemäß dem Stand
der Technik nicht möglich
war, wenn es auch einige theoretische Überlegungen in dieser Hinsicht gegeben
hat.
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Da
das Verfahren der Palette zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen
ohne große
Genauigkeit erfolgen kann, ist an die Verlegung der Gleise im Bereich
zwischen den Bearbeitungsstationen keine hohen Anforderungen zu
stellen. Im Bereich der Stationen sind die Gleise genau zu verlegen,
um ein exaktes Einfahren der Palette und damit des auf ihr befestigten
Werkstückes
zu ermöglichen.
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Es
kann, wenn dies notwendig sein sollte, im Bereich der Stationen
auch ein zusätzliches,
hochgenaues und mit engsten Toleranzen verlegtes Schienensystem
vorgesehen sein, auf dem die Palette die letzten Dezimeter oder
Zentimeter zur Bearbeitungsstation rollt. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn zumindest eine der angetriebenen Rollen in vertikaler Richtung verschieblich
federbelastet aufgehängt
ist, um auch in diesem Fall die Bewegung durch den Palettenantrieb
vornehmen zu können.
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Es
ist selbstverständlich
möglich,
bei solchen Stationen auch eine externe Antriebsvorrichtung, beispielsweise
ein Reibrad, für
die Palette am Ende ihrer Zufahrtbewegung und nach erfolgter Bearbeitung
am Anfang ihrer Abfahrbewegung vorzusehen.
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Im
Gegensatz zu schienenungebundenen Fahrzeugen, wie den eingangs erwähnten, ist
die Energieversorgung der schienengebundenen Paletten kein all zu
großes
Problem, da es durchaus möglich ist,
mit relativ geringen Spannungen (70 bis 100V) und höheren Frequenzen
(50 bis 100 Hz) die Versorgung von Elektromotoren zum Antrieb der
Paletten über
die Schienen vorzunehmen. Bei derartig niedrigen Spannungen und
hohen Frequenzen des zugeführten
Wechselstroms ist eine Gefährdung
für das Personal
ausgeschlossen.
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Die
Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigt
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die 1 eine
Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Palette,
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die 2 eine
erfindungsgemäße Variante einer
Rollenlagerung,
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die 3 das
kinematische Prinzip einer erfindungsgemäßen Rollenlagerung,
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die 4 eine
Darstellung ähnlich
der 1, aber mit einer Variante der Rollenlagerung,
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die 5 eine
Rollenlagerung, wie sie bei 4 verwendet
wurde und
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die 6 eine
Eckweiche für
90°.
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In 1 ist
eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße fahrbare
Palette 1 dargestellt. Diese Palette 11 weist
vier Fahrrollen 1, 2, 3 und 4 auf.
Das besondere an diesen Rollen, die insbesondere Doppelspurkranzrollen
sein können,
die über
eine Lauffläche
und zwei Führungsflächen verfügen, ist
folgendes:
Jede der Rollen 1, 2, 3, 4 ist
um ihre im wesentlichen durch den Mittelpunkt ihrer Aufstandsfläche gehenden
Hochachse A1, A2, A3, bzw. A4, um zumindest 90° schwenkbar. Darüberhinaus
ist die Rolle 2 in Richtung des Pfeiles F2 hinherverschieblich,
die Rolle 3 in Richtung des Doppelpfeiles F3, wobei F3
im wesentlichen normal zu F2 steht und die Rolle 4 in beiden
Richtungen, somit sowohl parallel zu F2 als auch parallel zu F3.
Die Rolle 1 hingegen ist, abgesehen von ihrer Verschwenkbarkeit
um die Hochachse A1, fix befestigt. Bevorzugt ist die Rolle 1 die
angetriebene Rolle und gegebenenfalls ist sie entlang der Hochachse
A1 federnd gelagert.
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Durch
die speziell gewählten
Beweglichkeiten der Rollen erreicht man einerseits, daß die Palette 1 bezüglich jeweils
einer Referenzachse für
die Querfahrt und einer Referenzachse für die Längsfahrt mittels eines Rollenpaares
eine definierte Lage einnimmt, während
das auf der anderen Schiene fahrende Rollenpaar quer zur Schienenlängsachse
beweglich ist und so Spurfehler u.dgl. ausgleichen kann. Es ist
dadurch auch im Bereich der einzelnen Bearbeitungsstationen die
Lage der Palette bezüglich
der Station über
die jeweilige Führungsachse, verkörpert durch
die entsprechende Schiene, genau definiert, wodurch auf einfache
Weise eine sehr große
Genauigkeit erzielt werden kann.
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In 2 ist
eine bevorzugte Konstruktion der Laufrolle 1 und ihrer
Aufhängung
dargestellt. Die eigentliche Laufrolle 1 ist um eine Drehachse 5 drehbar gelagert
und läuft
so auf einer Schiene 6, die, wie aus 2 hervorgeht,
sehr nieder ausgebildet sein kann und so für den Logistikverkehr kein
Hindernis darstellt. Die Drehachse 5 der Rolle 1 ist
mittels zweier Arme 7, 8 an einem bügelförmigen Träger 9 angelenkt,
der seinerseits wiederum, um die Hochachse A1 drehbar, in einem
Lagerschemel 10 gelagert ist.
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Im
Falle der festen Rolle 1 ist der Lagerschemel 10 fix
am Rahmen der Palette 11 befestigt, im Falle der verschieblich
gelagerten Rollen 2 bzw. 3 ist der Schemel 10 so
wie in der Draufsicht der 2 dargestellt,
an zwei parallelen Stäben 12 axial
verschieblich gelagert, was durch den Pfeil F angedeutet ist. Der
Verschiebeweg kann dabei von Anschlag zu Anschlag durchaus beachtliche
Werte annehmen, 10 bis 20 mm sind durchaus realisierbar.
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Aus
dem Gesagten geht hervor, daß das
erfindungsgemäße System
in der Lage ist, merkliche Verlegefehler der Schienen zu tolerieren,
so daß diese
tatsächlich
nur im Bereich einer Bearbeitungsstation mit erhöhter Genauigkeit verlegt werden
müssen.
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Es
würde diese
Unempfindlichkeit gegenüber
horizontalen Verlegefehlern aber nichts nutzen, wenn die Erfindung
nicht auch ein auf vertikale Verlegefehler und auf schräg und tordiert
verlegte Schienen unempfindliches Lagersystem der Laufrollen zur Verfügung gestellt
würde.
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Diese
Unempfindlichkeit wird durch das oben beschriebene Hebelsystem 7, 8, 9 erzielt,
dessen Wirkungsweise und Bedeutung an Hand der 3 näher erläutert wird.
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Aus 3 ist
ersichtlich, wie die jeweils betrachtete Rolle durch Auslenken der
Hebel 7, 8 in der Lage ist, Schrägstellungen
der Schienenoberseite quer zur Schienenlängsachse bis zu 4° und mehr
zu folgen und dabei noch immer einen Linienkontakt zwischen Rolle
und Schiene aufrecht zu erhalten. Besonders bemerkenswert ist in
diesem Zusammenhang, daß dabei
der seitliche Versatz der Rolle aus der Schienenmitte nur 0,05 mm
beträgt
und somit auch für
die feste Rolle 1 im Rahmen aller sinnvoll denkbaren Toleranzen
bleibt.
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Bewirkt
wird dies dadurch, daß die
Achsen der Arme 7, 8 einander im wesentlichen
im Durchstoßpunkt
der jeweiligen Hochachse Hi durch die Aufstandsfläche der
jeweiligen Rolle 1, 2, 3, 4 schneiden.
Der Index "i" wird in dieser Beschreibung
verwendet, wenn er für
ein Element einer der Rollen 1, 2, 3, 4 zutrifft.
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In 3 ist
links die ideale ebene Lage der Rolle, in der Mitte eine um 2° gekippte
Lage und rechts eine um 4,2° gekippte
Lage der Rolle dargestellt, wobei auch die entsprechenden Winkel,
seitlichen Verschiebungen und Erhöhungen eingezeichnet sind.
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Aus
der 3 ist somit auch ersichtlich, daß die in
ihrer Ruhelage mit einem Winkel von 35° zur Vertikalen angeordneten
Hebel 7, 8 sich bei einer Schrägstellung der Rolle um 4,2° aus einerseits
auf knapp 31°,
andererseits auf 39,5° ein-
bzw. auslenken, wodurch nicht nur die notwendige Schrägstellung
der Achse 5, sondern auch ein nahezu perfekter Ausgleich
der seitlichen Verschiebung der Aufstandslinie der Rolle, wie sie
zufolge des Verschwenkens um die Rollenmitte zu erwarten wäre, erfolgt.
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Da
bei vielen Anwendungsgebieten eine geradlinige Führung, wie sie in 2,
Draufsicht dargestellt ist, nicht gewünscht wird, wird in der 4 und 5 eine
Konstruktion dargestellt, die die Beweglichkeit der Rollen quer
zur Schienenlängsachse
auf eine Schwenkbewegung zurückführt.
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Es
kann dabei, wie aus 4 ersichtlich, ein und dieselbe
Konstruktion durch Einbau in verschiedenen Richtungen bzw. durch
Fixierung der Verschwenkbarkeit für alle vier Einbausituationen
verwendet werden.
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Die
Konstruktion selbst geht aus 5 hervor:
Die Rolle 1 wird wieder, so wie aus 2 ersichtlich,
von einem Hebelsystem 7, 8, 9 geführt und
gehalten, doch ist dieses System mittels dreier Wälzlager 13 in
einem topfartigen Halter 14 um die Schwenkachse A1 verschwenkbar
gelagert. Der topfartige Halter 14 ist bezüglich einer
zur Achse A1 verlaufenden Hilfsachse H1 mittels Wälzlagern
und Pratzen 15 zwischen Anschlägen 16 schwenkbar. Die
Achse H1 wiederum ist mit einer Halteplatte 17 an der Palette 11 befestigt.
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Im
Falle der festen Rolle 1 werden die Anschläge 16 so
eingestellt, daß keine
Bewegung des topfförmigen
Halters 14 um die Hilfsachse H1 erfolgen kann, es bleibt
somit nurmehr die Drehung der Rolle um ihre Aufstandsachse A1 beim
Betätigen
der Weiche.
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Die
Schwenkbewegung um die jeweilige Hilfsachse Hi führt mit der Drehbarkeit um
die Achse Ai zu einer Anpassung an die jeweilige Lage der Schiene
mit einem leichten Rückführeffekt,
der bei der Längsbeweglichkeit
gemäß 2 nicht
gegeben ist. Es ist daher bei der Schwenkbewegung, anders als bei
der Längsbewegung,
ein Verfahren der Palette in der "falschen" Richtung (in 4 nach rechts bzw.
nach unten) nur hilfsweise und über
kurze Strecken möglich.
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Wie
aus 4 hervorgeht, wird der Halter 17 je nach
dem Bewegungsbedarf der entsprechenden Rolle längs oder quer auf der Palette 11 eingebaut, die
in beiden Richtungen bewegliche Rolle 4 wird dadurch in
beiden Richtungen frei beweglich gehalten, daß die Halterung 17 schräg, bevorzugt
unter 45° zu jeder
der beiden Referenzachsen, montiert wird.
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In 6 ist
eine Weiche dargestellt, die sie von einer erfindungsgemäß ausgerüsteten Palette befahren
werden kann. Es ist dabei aus Vereinfachungsgründen nur eine Eckweiche dargestellt,
bei der eine Änderung
der Fahrtrichtung der Palette folgt. Es ist selbstverständlich möglich, ein
oder beide Schienenpaare über
die Weiche hinaus zu verlängern
und so zu einer Abweichungsweiche oder Kreuzungsweiche zu kommen.
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Der
Aufbau ist im wesentlichen folgender: Gleise 18 eines ankommenden
Schienenstranges stehen im wesentlichen rechtwinkelig zu Gleisen 19 eines
abführenden
Schienenstranges. An den sich daraus ergebenden vier Kreuzungspunkten
sind kurze Schienenstücke
drehbar um die geometrischen Schnittstellen der Schienenmitten angeordnet,
die um Hochachsen W1 bis W4 verdrehbar oder um zumindest 90° verschwenkbar
sind.
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Wenn
eine erfindungsgemäße Palette 11 entlang
der Schienen 18 auf die Weiche fährt, gelangen ihre Rollen 1 bis 4 in
den Bereich der verschwenkbaren Gleisstücke und es gelangen schließlich die
palettenfesten Achsen A1 bis A4 zumindest im wesentlichen in fluchtende
Lage zu den weichenfesten Achsen W1 bis W4. In dieser Stellung wird
die Palette gestoppt, gegebenenfalls durch Erreichen eines Anschlages,
und es werden sodann die vier schwenkbaren Gleisstücke um 90° gedreht,
bis sie mit den Schienen 19 fluchten. Bei dieser Drehbewegung
nehmen sie die Rollen 1 bis 4 mit und verschwenken
diese somit um die palettenfesten Achsen A1 bis A4.
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Nachdem
die schwenkbaren Gleisstücke
die mit den Schienen 19 fluchtende Stellung erreicht haben,
wird die Palette 11 entlang der Schienen 19 verfahren,
da sich ja ihre Rollen um 90° gedreht
haben.