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Die Erfindung betrifft eine Montagemaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 42 30 785 A1 ist eine Montagemaschine bekannt, welche einen speicherfreien Ring als Werkstückträger aufweist, der auf einer stationären Deckplatte drehbar gelagert ist. Auf dem Ring fixierte Werkzeuge werden taktweise in aufeinanderfolgende Positionen bewegt. In diesen Positionen sind jeweils verschiedene durch Steuerwellen angetriebene Bearbeitungsvorrichtungen für Montage- oder Prüfoperationen angetrieben. Die Steuerwellen werden über Zahnriemen von einem oder mehreren Motoren rotierend angetrieben. Auf den Steuerwellen sind Kurvenscheiben vorgesehen, welche rollengeführte Hubstößel auf und ab bewegen. Diese bewegen wiederum die Bearbeitungsvorrichtung und führen die vorgesehenen Montage- oder Prüfarbeitsgänge aus. Durch Auswahl der Kurvenscheiben ist ermöglicht, dass die Hubstößel zeit- und wegabhängig betätigt werden, um die Bearbeitungsvorrichtungen entsprechend anzusteuern.
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Alternativ können die Bearbeitungsvorrichtungen auch elektrotechnische Vorrichtungen, insbesondere Linearmotoren umfassen. Aufgrund von steigenden Anforderungen an die Qualität der Montage als auch Flexibilität der Prüf- und Montageoperationen ist erforderlich, solche Montagemaschinen weiter zu verbessern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Montagemaschine zu schaffen, welche einen flexiblen Einsatz für sich ändernde Prüf- oder Montageoperationen und eine präzise Ansteuerung von Hubstößeln ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Montagemaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung eines Linearantriebes mit einem elektromagnetischen Motor kann ermöglicht werden, dass ein flexibler Einsatz gegeben ist, da bei sich ändernden Montage- oder Prüfoperationen durch eine entsprechende Änderung der Steuerung eine Anpassung hinsichtlich der Hubbewegung durch den Linearantrieb ermöglicht ist. Dadurch kann ein und derselbe Linearantrieb für unterschiedliche Montage- oder Prüfoperationen verwendet werden. Dies kann dadurch erzielt werden, dass der Hubweg und die Dauer des Hubes sowie die Intervalle der aufeinanderfolgenden Hübe motorisch einzeln und unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Durch diese Ausgestaltung ist auch ermöglicht, dass eine schnelle Anpassung durch die Steuerung ermöglicht ist. Des weiteren weist dieser Linearantrieb den Vorteil auf, dass eine klein und kompakt bauende Anordnung geschaffen werden kann, welche darüber hinaus eine gute Zugänglichkeit zu weiteren Teilen der Montagemaschine ermöglicht. Des weiteren weist der erfindungsgemäße Linearantrieb den Vorteil auf, dass eine momentenfreie Übertragung der Hubbewegung von dem Linearantrieb auf den Hubstößel erfolgen kann. Dadurch wirken auf den Hubstößel ausschließlich die durch den Linearantrieb ausgeübten Kräfte ohne Verlustleistungen, die beispielsweise durch Reibung, Momente oder von der Hubbewegung abweichende Kräfte erzeugt werden. Darüber hinaus kann durch den relativ zur Führungsschiene bewegbaren Laufwagen eine präzise Ansteuerung der Hubbewegung gegeben sein. Durch diese Anordnung kann des weiteren erzielt werden, dass die bewegten Massen gering sind, wodurch schnelle Hubbewegungen ermöglicht werden.
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Des Weiteren umfasst die Erfindung eine Bremseinheit, welche im Betrieb der Montagemaschine geöffnet ist und im geöffneten Zustand gegen ein Rückstellelement arbeitet. Dadurch kann ermöglicht sein, dass bei Abschalten der Maschine die Bremseinheit schließt, so dass der Hubstößel in seinem zuletzt eingestellten Position fixiert wird. Dadurch kann die Wiederaufnahme von Bearbeitungsvorgängen erleichtert werden, ohne dass die Führungsschiene in eine Referenzstellung überzuführen ist. Des weiteren kann auch bei einem Störungsfall die Bremseinheit schlagartig über ein Bremselement an den Führungsschienen angreifen, so dass wiederum die Führungsschiene in ihrer zuletzt eingestellten Position gehalten werden kann.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein servomotorischer Linearantrieb vorgesehen ist. Dadurch kann eine exakte und reproduzierbare Ansteuerung des Antriebes erfolgen, wodurch auch eine kontrollierbare Betätigung der Bearbeitungsvorrichtungen ermöglicht ist.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine programmierbare Steuerung für den Linearantrieb vorgesehen ist. Dadurch kann eine schnelle Umrüstung und Anpassung in den Hubbewegungen des Linearantriebes an neue Prüf- und Montageoperationen ermöglicht sein. Diese Änderungen können vo0rteilhafterweise im Vorfeld bereits durch Änderung der Steuerungsparameter aufgestellt werden, so dass die Stillstandszeiten der Montagemaschine für die Umrüstung der Linearantriebe nahezu nicht beeinflusst ist. Durch die vorbereitenden Maßnahmen kann die Änderung der Steuerung innerhalb kürzester Zeit in die Steuerung der Montagemaschine eingespielt werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Linearantrieb ein integriertes Meßsystem aufweist, welches vorzugsweise die aktuelle Position des Hubstößels inkremental oder absolut erfasst. Durch die elektronische, vorzugsweise optoelektronische, Erfassung des Hubstößels kann zusammen mit einem Motor und einem Regler des Motors ein Regelkreis gebildet werden. Dadurch können Steuerungsdaten einfach erfasst und kontrolliert werden, so dass auch eine Überwachung der einzelnen Montage- und Prüfoperationen ermöglicht ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Ansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung beschrieben. In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen
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1 eine schematische Seitenansicht einer Montagemaschine mit einem erfindungsgemäßen Linearantrieb,
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2 eine schematische Seitenansicht des Linearantriebes,
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3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in 2 und
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4 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Montagemaschine mit dem erfindungsgemäßen Linearantrieb.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Montagemaschine
11 für Ringtaktsysteme bzw. Ringtransfersysteme. Derartige Systeme können beispielsweise für die elektropneumatische Automation eingesetzt werden. Hierbei werden Montage- und Prüfoperationen durchgeführt. Eine derartige Ringtaktmaschine ist beispielsweise aus der
DE 42 30 785 bekannt.
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Die Montagemaschine 11 weist ein Grundgestell 12 auf, welches beabstandet zum Grundgestell 12 eine Deckplatte 13 vorsieht. Auf dieser Deckplatte 13 ist ein Werkstückträger 14 drehbar über eine entsprechende Lagerung aufgenommen. Der Werkstückträger 14 ist als speicherfreier Ring ausgebildet. Dadurch können einander gegenüberliegend an einer Bearbeitungsstation 16, deren geometrische Mitte durch die Achse 17 dargestellt ist, Bearbeitungsvorrichtungen 18 angeordnet sein. In Abhängigkeit der zu lösenden Aufgabe einer jeweiligen Bearbeitungsstation 16 können ein, zwei oder mehrere Bearbeitungsvorrichtungen 18 vorgesehen sein. Vorteilhafterweise sind vier Bearbeitungsvorrichtungen 18 vorgesehen, die symmetrisch zur Achse 17 angeordnet sind. Die Bearbeitungsvorrichtungen 18 weisen eine Halterung 19 auf, welche an ihrem oberen Ende eine Aufnahme 21 zur Befestigung verschiedener Einheiten für die Montage oder Prüfung der Werkstücke aufweist. Diese Einheiten werden über Hubstößel 22 betätigt. Die linke Bearbeitungsvorrichtung 18 ermöglicht beispielsweise eine lineare Übersetzung eines Werkstücks. Die rechte Bearbeitungsvorrichtung 18 ist beispielsweise eine Vertikal-Montageeinheit, welche entlang einer Vertikalen Teile einsetzen oder entnehmen kann.
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Unterhalb der Deckplatte 13 sind Haltevorrichtungen 26 vorgesehen, welche zur Aufnahme eines Linearantriebes 27 dienen. Der Linearantrieb 27 bewegt den Hubstößel 22 gemäß Pfeil A auf und ab, wodurch die Bearbeitungsvorrichtungen 18 betätigt werden. Durch die Anordnung und Ausgestaltung der Linearantriebe 27 kann ein konstruktiv einfacher Aufbau eines Grundgestells 12 für die Montagemaschine 11 gegeben sein. Darüber hinaus können die Linearantriebe 27 in einfacher Weise lösbar an den Haltevorrichtungen 26 vorgesehen sein und im Bedarfsfall montiert oder demontiert werden.
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Die Linearantriebe
27, die nachfolgend genauer beschrieben werden, können gleichzeitig mit dem Antrieb über Kurvenscheiben gemäß der
DE 42 30 785 eingesetzt werden. So können beispielsweise ein oder zwei Bearbeitungsvorrichtungen
18 mit Linearantrieben ausgestattet sein und ein oder zwei Bearbeitungsvorrichtungen
18 über eine Kurvenscheibe angesteuert werden. In Abhängigkeit der Anwendungsfälle können die Anzahl und die Mischung der einzelnen Antriebe gewählt werden.
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In 2 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Linearantriebes 27 dargestellt. Ein Gehäuse 31 ist an der Haltevorrichtung 26 lösbar angeordnet. Das Gehäuse nimmt einen Motor 32 auf. Dieser Motor 32 besteht aus Spulen und Eisenkernen, um durch elektromagnetische Induktion eine Führungsschiene 33 relativ zum Motor 32 auf und ab zu bewegen. Zwischen der Führungsschiene 33 und dem Elektromotor 32 sind Magnetelemente 34 vorgesehen, welche sich zumindest teilweise entlang der Breite des Motors 32 erstrecken. Die Führungsschiene 33 ist in einer Schienenführung 36 bewegbar geführt. Die Schienenführung 36 ist vorteilhafterweise als Kugelumlaufeinheit vorgesehen. Ebenso können weitere Gleitführungen oder andersartig ausgeführte Führungen eingesetzt werden. Die Führungsschiene 33 ist durch eine Platte 37 und 38 begrenzt. Jede Platte nimmt an einer zum Motor 32 weisenden Seite ein Dämpfungselement 39 auf, welches einerseits einen Endanschlag bildet und andererseits die Bewegung in eine Endposition dämpft.
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Der Linearantrieb 27 weist des weiteren eine Bremseinheit 41 mit einem an der Führungsschiene 33 angreifenden Bremselement 42 auf. Das Bremselement 42 wird über einen Zylinder, der vorzugsweise pneumatisch ausgebildet ist, während des Betriebes der Montagestation in eine anziehende Stellung übergeführt. Dies bedeutet, daß das Bremselement gegen ein Rückstellelement 43, welches vorzugsweise als Druckfeder ausgebildet ist, bewegt wird, so daß bei eine Stillsitzen der Maschine oder bei einem Druckabfall das Bremselement 42 über das Rückstellelement 43 selbsttätig an der Führungsschiene 33 anliegt und diese in ihrer zuletzt eingestellten Position fixiert. Der Zylinder der Bremseinheit 41 kann ebenso hydraulisch oder elektromagnetisch ausgebildet sein.
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An einem seitlichen Abschnitt der Führungsschiene 33 ist ein Meßsystem 46 vorgesehen. Dieses Meßsystem 46 besteht einerseits aus einer Skala 47, welche an dem Seitenabschnitt der Führungsschiene 33 vorgesehen ist und einem gegenüberliegenden optischen Sensor 48, der die Skala 47 abtastet. Der Meßsensor 48 kann sowohl inkremental als auch absolut ausgebildet sein. Alternativ kann des weiteren vorgesehen sein, daß anstelle einer optischen Abfrage auch eine Wegabfrage über Berührung stattfinden kann, d. h. daß ein drehbares Element an dem Seitenabschnitt der Führungsschiene 33 anliegt und dessen Umdrehungen abgetastet werden.
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Der Linearantrieb 27 bildet mit dem linearen Meßsystem 46 und einem nicht näher dargestellten Regler für den Motor 32 und einer entsprechenden Software einen Regelkreis. Dabei wird beispielsweise berücksichtigt, daß bei einer Hubbewegung zusätzlich die Gewichtskräfte der Führungsschiene und der Hubstößel und der weiteren Komponenten der Bearbeitungsvorrichtung 18 mitzubewegen sind, wohingegen bei einer Absenkbewegung diese Kräfte unterstützend wirken. Dementsprechend erfolgt eine Ansteuerung der Spulenkörper des Motors 32, um die Hubbewegung entsprechend durchzuführen. Der Motor 32 ist mit einem geringen Spalt zu den Magnetelementen 34 der Führungsschiene 33 vorgesehen. Die Führungsschiene 33 ist in der Schienenführung 36 derart aufgenommen, daß diese nur einen Freiheitsgrad, also die Vertikalbewegung zuläßt.
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Dieser Linearantrieb 27 ist über einen Regler mit einer softwareunterstützten Steuerung verbunden. Bei einer Änderung der Operationen für die Montage oder Prüfung können die Parameter wie Hubweg, Hubdauer, Zeitabstände zwischen den einzelnen Hüben im Vorfeld bestimmt werden, so daß nach Einspielung der Daten ohne weitere Montagemaßnahmen ein Testlauf erfolgen kann. In Abhängigkeit der zu bewältigenden Kräfte kann der Motor ausgelegt werden.
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Es kann ebenso vorgesehen sein, daß beispielsweise mittels einem Linearantrieb 27 zwei oder mehr Bearbeitungsvorrichtungen 18 betätigbar sind. Dies kann beispielsweise dann auftreten, wenn beide zur selben Zeit eine Montageaufgabe durchführen oder wenn beispielsweise eine der beiden Bearbeitungsvorrichtungen einen Leerhub durchführen kann und im nächsten Hub gemeinsam mit einer anderen eine Montageüberprüfung durchführt. Weitere Kombinationen oder Einsätze sind ebenfalls denkbar.
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Der Linearantrieb 27 ist bezüglich des Hubstößels 22 leicht austauschbar. Beispielsweise kann an der Platte 37 eine lösbare Aufnahme vorgesehen sein, durch welche das untere Ende des Hubstößels zur Führungsschiene 33 befestigbar ist. Des weiteren kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß das Gehäuse 31 den Linearantrieb 27 vollständig umgibt und daß beispielsweise auch die Öffnung, durch welche der Hubstößel 22 geführt ist, abgedichtet sein kann. Dadurch können besondere sichere Einheiten geschaffen werden, die auch unter Extrembedingungen wie Feuchtigkeit oder Hitze oder dergleichen eingesetzt werden können.
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Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß das System feststehender Motor und bewegbare Führungsschiene auch umgekehrt wird, um einen Hubstößel anzutreiben.
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In 4 ist eine alternative Ausführungsform einer Montagemaschine 11 zu der Montagemaschine in 1 dargestellt. Bei dieser Montagemaschine 11 sind mehrere Montagestationen in einer Linie hintereinander angeordnet, wobei die Werkstücke über einen Werkstückträger-Transportsystem 51 an den einzelnen Bearbeitungsstationen entlang geführt werden. Diese Montagemaschine kann anstelle einer bislang sich entlang einer oder mehreren Bearbeitungsstationen erstreckenden Steuerwelle, welche mehrere Bearbeitungsstationen gleichzeitig angetrieben hat, durch einzelne Linearantriebe 27 angesteuert werden. Dadurch kann in der Montage und im Aufbau der Montagemaschine 11 eine Vereinfachung ermöglicht sein. Des weiteren kann ebenso ein leichterer Aus- oder Umbau der Maschine gegeben sein.
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Das erfindungsgemäße Linearsystem 27 weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß der Antrieb an bereits bestehende Maschinen gemäß 1 und 4 für einzelne oder alle Bearbeitungsstationen nachrüstbar ist. Dadurch kann an bestehenden Montagemaschinen die Flexibilität erhöht und die Umrüstzeit auf neue Montage- und Prüfoperationen reduziert werden.
