DE3911861A1 - Transporteinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transporteinrichtung, insbesondere eine Transporteinrichtung für Werkstücke, bei der ein Werkstückträger entlang einer Fördereinrichtung von einer Station zu einer nächste Station, an denen verschiedene Montagevorgänge, spanende oder sonstige Bearbeitungsvorgänge, Meß- oder Prüfvorgänge ausgeführt werden, bewegt wird, wobei der Werkstückträger ein Werkstück lagert.

Transporteinrichtungen der vorerwähnten Art sind in der Lage, einen synchronen oder nichtsynchronen Palettentransport auszuführen, d. h. die Paletten können sich in Abhängigkeit voneinander oder unabhängig voneinander bewegen.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Transporteinrichtung mit Hub- und Drehvorrichtungen zur Verwendung mit den Fördereinrichtungen. Diese Vorrichtungen haben einen Werkstückträger von der Fördereinrichtung bzw. dem Fördersystem ab und positionieren den Werkstückträger, um Arbeiten an dem Werkstück durch einen Roboter oder dergleichen auszuführen.

Es sind bereits verschiedene Transporteinrichtungen mit Hub- und Drehvorrichtungen der vorerwähnten Art vorgeschlagen worden. Ein typisches Beispiel dieser Hub- und Drehvorrichtungen nach nach dem Stand der Technik ist die "Hub- und Dreheinheit" der Firma Bosch GmbH, die für das Anheben und Drehen von Werkstück-Paletten um 0-180° in Schritten von 15° ausgelegt ist. Diese Vorrichtung arbeitet durch Anheben der Palette von dem Förderzugmittel bzw. Förderband mit anschließendem Drehen der Palette um 0-180° in Schritten von 15°, Rückstellen auf 0° und Zurückführen der Palette auf das Förderband.

Diese Vorrichtungen nach dem Stand der Technik sind jedoch nicht vollkommen zufriedenstellend, da sie hinsichtlich der Genauigkeit der Positionierung des Werkstückes relativ zu der Arbeitsstation begrenzt sind und nur eine begrenzte Kontrolle bezüglich der Drehbewegung möglich ist.

Es ist daher ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue Transporteinrichtung mit einer Hub- und Drehvorrichtung zu schaffen, bei der der Werkstückträger von dem Fördersystem abgehoben werden kann und exakt um eine bestimmte Anzahl programmierbarer, vorbestimmter Positionsschritte mit einer kontrollierten bzw. gesteuerten Drehgeschwindigkeit gedreht werden kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Transporteinrichtung mit einer Werkstückhub- und Drehvorrichtung der vorerwähnten Art zu schaffen, die eine geeignete Bewegungssteuerung an den beiden Enden eines Drehvorganges bewerkstelligen kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Transporteinrichtung mit einer Hub- und Drehvorrichtung der vorerwähnten Art zu schaffen, die von eine gemeinsamen Stelle einer Arbeitsstation einen Zugang zu allen Seiten des Werkstückes auf dem Werkstückträger gewährleistet.

Erfindungsgemäß werden die allgemeinen Ziele der vorliegenden Erfindung durch eine Transporteinrichtung erreicht, mit einer Einrichtung zum Fördern eines Werkstückträgers entlang eines Weges zu einer Arbeitsstation hin und von einer Arbeitsstation weg und einer Einrichtung zum Anheben und Drehen des Werkstückträgers an der Arbeitsstation, um den Zugang zu jeder vorbestimmten Seite des Werkstückes, das auf dem Werkstückträger abgestützt bzw. gelagert ist von einem gemeinsamen Punkt an der Arbeitsstation zu ermöglichen. Die Hub- und Drehvorrichtung umfaßt vorzugsweise ein Tragteil, das vorgesehen und so ausgelegt ist, um mit dem Werkstückträger an dessen Unterseite in Eingriff zu gelangen, eine Einrichtung zum Bewegen des Tragteiles vertikal zwischen einer Ruhelage und einer angehobenen Lage entlang einer vertikalen Achse, sowie eine Einrichtung zum Drehen des Tragteiles um die vertikale Achse von einer Startstellung in eine Stoppstellung, die sich an einer beliebigen Stelle über einen Drehbereich von 360° von der Startposition aus befindet. Die Dreheinrichtung enthält vorzugsweise einen Gleichstrom-Antriebsmotor um die Drehung des Tragteiles zu veranlassen sowie eine Steuereinrichtung für den Motor, so daß dieser das Tragteil mit kontrollierten bzw. gesteuerten Geschwindigkeiten in irgendeine einer Mehrzahl von programmierbaren, vorgegebenen Winkellagen, wobei eine Beschleunigung bzw. Verzögerung an den Enden des Drehvorganges stattfindet.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht von Teilen einer Werkstück-Transporteinrichtung bzw. eines Werkstück-Transportsystemes nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung im wesentlichen entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstelltung im wesentlichen entlang der Linie 3-3 nach Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Teiles der Hub- und Drehvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 5-5 nach Fig. 1,

Fig. 6 ein Blockschaltbild für die Steuerung des Motors, der den Werkstückträger dreht.

In Fig. 1 ist ein Werkstück-Transportsystem bzw. eine Transporteinrichtung zum Transport eines Werkstückes auf einem Werkstückträger, wie zum Beispiel einer Palette, zu einer Arbeitsstation hin und von dieser weg dargestellt. Das System umfaßt eine Reibungs- Antriebseinrichtung 10 mit einem linearen Doppelband, die ein Paar endloser Bänder 11 und 12 umfaßt, angetrieben durch eine Antriebsmotoranordnung 14, die einen Elektromotor enthält, dessen Abtriebswelle mit Antriebsrädern 15 und 16 verbunden ist, die im Reibungseingriff das Paar endloser Bänder 11, 12 jeweils antreiben. Es ist im Stand der Technik üblich, daß die Bänder 11 und 12 so montiert werden, daß sie vorgespannt sind, um die Reibungs-Antriebsberührung zwischen den Antriebsrädern 15 und 16 und den Bändern 11 und 12 herzustellen. Bei einem typischen Werkstück-Transportsystem transportiert der Förderer 10 eine Palette P auf der ein Werkstück W gelagert ist, von einer Arbeitsstation zur nächsten Arbeitsstation entlang des Weges des Förderers 10, wobei die Palette P so angeordnet ist, daß sie lose auf den Bändern 11 und 12 aufliegt und ruht, die durch die Antriebsmotoranordnung 14 veranlaßt werden, sich beständig zu bewegen. In Fig. 1 ist nur eine Arbeitsstation 20 gezeigt, in der sich eine Rotoreinrichtung 22 befindet, mit einem Arm zur Ausführung des Arbeitsvorganges an dem Werkstück W (wie dies am besten in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist). Die Bänder 11 und 12, die kontinuierlich durch die Antriebsmotoranordnung 14 angetrieben werden, sind in Bahnen bzw. Schienen geführt, die durch Fördererabschnitte 17 und 18 gebildet werden, abgestützt an Stützen 19, die entlang der Fördereinrichtung 10 in Abständen vorgesehen sind.

Die Palette P ist am besten in Fig. 4 gezeigt und hat einen modularen Aufbau mit vier identischen Laufschienen 24, die an ihren Enden verbunden sind, um einen rechteckigen Rahmen zu bilden sowie einer Oberplatte 26, befestigt auf der Oberseite der vier Laufschienen 24 in Ausnehmungen derselben. Die Oberplatte 26 bildet einen Träger bzw. ein Auflager für das Werkstück W. Die Palette P ist handelsüblich verfügbar und ist von einem herkömmlichen Aufbau, wie er im Stand der Technik bekannt ist.

Bei Anwendung eines typischen Werkstücktransportsystemes ist eine Mehrzahl von Arbeitsstationen entlang der Länge der Fördereinrichtung 10 angeordnet und die Paletten P werden durch die Fördereinrichtung getragen und weitergefördert und an jeder dieser Arbeitsstationen durch die Verwendung von Stopptoren (stop gates) angehalten, wobei ein derartiges Stopptor 30 in Verbindung mit der Arbeitsstation 20 dargestellt ist. Die Stopptore halten die Palette P in einer stationären Lage an jeder Arbeitsstation, während die kontinuierlich angetriebenen Förderbänder 11 und 12 beständig unter ihnen hinweggleiten. Nach Abschluß des Arbeitsvorganges, der an jeder Arbeitsstation ausgeführt werden soll, wird die Palette durch das zugehörige Haltetor (stop gate) freigegeben und wird zur nächsten Arbeitsstation weitertranportiert etc. Die Freigabe der Palette P an jeder Arbeitsstation wird durch Öffnen des mit dieser zusammenwirkenden Stopptores durch eine geeignete Folgesteuerung bzw. Folgeregelung an jeder der Arbeitsstationen erreicht. Üblicherweise wird zum Beispiel am Ende einer Montagelinie das fertiggestellte Werkstück von der Palette heruntergenommen und die leere Palette wird an eine gewünschte Stelle zum Beispiel durch eine rechteckige Förderanordnung zurückgeführt, so daß die Weitergabe und die Rückführung der Palette auf einem Niveau durchgeführt werden. Für eine klare Darstellung der Hub- und Drehvorrichtung, die in dieser Arbeitsstation 20 angeordnet ist, ist in Fig. 1 die Palette P als sich in Richtung des Pfeiles A von der Arbeitsstation 20 wegbewegende Palette gezeigt.

In den Fig. 2, 3 und 5 ist die Palette P in der gestoppten Lage an der Arbeitsstation 20 gezeigt, die mit einer Robotereinrichtung 22 versehen ist. Das Haltetor 30 befindet sich im Stoppzustand, wodurch ein Stoppteil 32 mit dem vorderen Ende der Palette P in Eingriff ist, um diese in der gewünschten Stopposition gegenüberliegend zu der Robotereinrichtung 22 zu halten, während sich die Förderbänder 11 und 12 unter ihr wegbewegen.

Erfindungsgemäß ist eine neue Einrichtung, die mit 21 bezeichnet ist, vorgesehen, um die Palette P an der Arbeitsstation 20 anzuheben und zu drehen, um diese so zu positionieren, daß eine Zugänglichkeit zu einer beliebigen, vorbestimmten Seite des Werkstücks W, das sich auf der Palette P befindet, von einem gemeinsamen Punkt an der Station 20 gewährleistet ist. Kurz gesagt umfaßt eine derartige Einrichtung ein Lagerteil, aufgebaut und angeordnet, um von ihrer Unterseite her mit der Palette P in Eingriff zu kommen, eine Hubeinrichtung, zum vertikalen Bewegen der Palette P zwischen einer Ruhelage und einer angehobenen Hublage entlang einer senkrechten Achse und eine Dreheinrichtung, um die Palette P um die vertikale Achse von einer Stoppstellung in eine beliebige Anzahl von Stoppstellungen zu drehen, die sich in beliebigen Lagen über 360° Drehwinkel oder mehr von der Startposition aus befinden.

Die erfindungsgemäße Transporteinrichtung mit der neuen Hub- und Dreheinrichtung 21 ist so ausgelegt, daß die Hub- und Dreheinrichtung 21 aufweist ein Lagerteil 34 mit einer rechteckigen Stiftpalette 35, die ein Paar Positionierstifte 36, vorgesehen an Eckabschnitten der Platte aufweist und die von der Oberseite der Stiftplatte 35 nach oben vorspringen. Die Eingriffsstifte 36 wirken mit einem Paar Positionierbohrungen 26 in einer Positionierplatte 28 zusammen, die an der Unterseite der Oberplatte 26 der Palette P durch Zylinderschrauben 29 befestigt ist, wie dies am besten in Fig. 4 dargestellt ist. Die Eingriffsstifte 36 sind an ihren oberen Enden konisch ausgeführt, um diese in die Positionierbohrungen 27 glatt einzuführen und einen präzisen Paßeingriff zwischen den Positionierstiften 36 und den Positionierbohrungen 27 in der Positionierplatte 28 herzustellen, um die Palette P exakt auf dem Lagerteil 34 zu positionieren. Das Lagerteil 34 weist eine kreisförmige untere Hubplatte 37 auf, die zum Beispiel durch Schweißen an der Stiftplatte 35 befestigt ist, um mit dieser ein integrales Teil zu bilden. Ein ringförmiges Radiallager 38 ist durch vier Befestigungsschrauben 39, aufgenommen in Gegenbohrungen, die in dem Lagerteil 34 ausgebildet sind, auf der Unterseite der unteren Hubplatte 37 befestigt wie dies am besten in Fig. 5 dargestellt ist. Das Lagerteil 34 ist mit sechs sich vertikal erstreckenden Bohrungen 40 versehen, die auf einer Kreisbahn angeordnet sind und in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind. In jeder der Bohrungen 40 ist ein Verbundlager bzw. zylindrisches Gleitlager 42 eingesetzt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Hubeinrichtung zum Bewegen des Lagerteiles 34 in vertikaler Richtung zwischen einer Ruhelage und einer angehobenen Hublage entlang einer senkrechten Achse wird durch zwei luftbetätigte Zylinder 44 (Fig. 3) gebildet, die ein Wellenteil 46 enthalten, das entlang einer vertikalen Achse durch Steuern der Druckluftströmung zu dem jeweiligen Kolben (nicht gezeigt) innerhalb des Zylinders 44 betätigt wird, wie dies im Stand der Technik üblich ist, wobei das Wellenteil 46 mit den jeweiligen Kolben verbunden ist. Der Zylinder 44 ist unterhalb der Fördereinrichtung 10 durch eine Lagereinrichtung abgestützt, die ein Paar vertikaler Halter 47 und 48 umfaßt, welche durch Schrauben an ihren oberen Enden mit den Abschnitten 17 und 18 fest verbunden sind und die an ihren unteren Enden eine sich horizontal erstreckende Tragplatte 49 tragen. Ein Paar Tragelemente 51 und 52, die jeweils zwei Winkelteile mit zugehörigen Schrauben umfassen, wie dies am besten in Fig. 3 ersichtlich ist, lagern den Zylinder 44 unterhalb der Tragplatte 49. Die Zylindereinrichtung 44 ist so befestigt, daß das Wellenteil 46 so ausgelegt und angeordnet ist, daß es sich entlang einer vertikalen Achse bewegt, die auf die Arbeitsstation 20 ausgerichtet ist, so daß sie auf eine gestoppte Palette P auf der Fördereinrichtung 10 ausgerichtet ist, wenn die Palette P sich in ihrem durch das Stopptor 30 festgehaltenen Zustand befindet, wie dies oben erläutert wurde.

Zum Befestigen des Lagerteiles 34 am oberen Ende des Wellenteiles 46 zur gemeinsamen Bewegung mit diesem entlang einer vertikalen Achse und zum Drehen des Lagerteiles 34 um diese vertikale Achse sind Einrichtungen vorgesehen. Solche Befestigungseinrichtungen beinhalten eine abgesetzte Schraube 50, die so angeordnet ist, daß sie mit ihrem unteren Gewindeende in Gewindeeingriff in einer sich axial erstreckenden Gewindebohrung 52 im oberen Ende des Wellenteiles 46 ist, wie dies am besten in Fig. 5 ersichtlich ist. Um das Lagerteil 34 am oberen Ende des Wellenteiles 46 zu befestigen, ist die abgesetzte Schraube 50 durch eine Mittelbohrung 54 im Lagerteil 34 hindurchgeführt und ist so ausgelegt und angeordnet, daß die abgesetzte Schraube 50 auf dem oberen Ende des Wellenteiles 46 aufsitzt, während ihr Schraubenkopf das Radiallager 38 in Gleitkontakt mit dem oberen Ende des Wellenteiles 46 hält. Auch ist der zylindrische Mittelabschnitt der abgesetzten Schraube 50 drehbar in der Mittelbohrung 56 des Lagerteiles 38 aufgenommen. Die Teile sind so ausgelegt und angeordnet, daß dann, wenn die abgesetzte Schraube 50 in ihrer Sitzlage eingeschraubt ist, so daß das untere Ende ihres mittleren zylindrischen Abschnittes auf dem oberen Ende des Wellenteiles 46 aufsitzt, das radiale Lager 38 auf dem oberen Ende des Wellenteiles 46 so gehalten ist, das es um die vertikale Achse des Wellenteiles bzw. der Kolbenstange 46 drehbar ist, wobei diese Befestigungsanordnung aus der Betrachtung der Fig. 4 und 5 deutlich wird. Entsprechend wird dann, wenn die Kolbenstange bzw. das Wellenteil 46 von ihrer Ruhelage (in Fig. 5 in Vollinien gezeigt) in ihrer angehobenen Hublage bewegt wird, das Lagerteil 34 sich gemeinsam mit dieser von der Lage, die in Vollinien dargestellt ist, in die Lage bewegen, die in Fig. 5 durch eine strichpunktierte Linie verdeutlicht ist. In vergleichbarer Weise wird die Palette P durch das Lagerteil 34 im ersten Teil der Aufwärtsbewegung des Lagerteiles 34 ergriffen, wobei sich die Positionierstifte 36 in die Positionierbohrungen 27 hineinbewegen und während des abschließenden Teiles der Aufwärtsbewegung des Lagerteiles 34 wird die Palette P nach oben angehoben, um sich von der Lage, die in Fig. 5 in Vollinien dargestellt ist, in die in strichpunktierten Linien dargestellte Position zu bewegen. Die Bewegung der Palette P erfolgt nur in der Endphase der Aufwärtsbewegung des Lagerteiles 34 und sie wird (nur) in eine solche Position bewegt, daß der Boden der Palette 2 sich oberhalb der Förderbänder 11 und 12 sowie der Abschnitte 17 und 18 befindet. In vergleichbarer Weise bewegen sich die Palette P und das Lagerteil 34 mit dem Wellenteil bzw. der Kolbenstange 46 nach unten, wenn diese durch die Betätigung des Zylinders 44 in ihre Ruhelage zurückgeführt wird und kehren in die in Vollinien gezeigte Lage in Fig. 5 zurück, wenn das Wellenteil 46 in seine zurückgezogene Ruhelage zurückkehrt.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist das Wellenlager 46 mit einem ringförmigen Sensorring 45 an einer Stelle unterhalb der horizontalen Tragplatte 49 versehen. Der Sensorring 46 wirkt mit einem oberen und einem unteren Sensor zusammen (in Fig. 3 nicht gezeigt), die die Lage des Sensorringes 45 erfassen, um ein Signal an die Steuereinrichtung für die Hub- und Dreheinrichtung 21 abzugeben, um die Lage des Wellenteiles 46 und dementsprechend der Palette P anzugeben. Dieses, die Lage der Palette P und der Kolbenstange 46 repräsentierende Signal wird durch die Steuereinrichtung verwendet, um festzustellen, wenn die Palette P sich in ihrer angehobenen Hublage oberhalb der Fördereinrichtung 10 befindet, worauf sie dann gedreht werden kann, wie nachfolgend noch erläutert wird. Die Steuereinrichtung wird ebenfalls weiter unten beschrieben.

Die Einrichtung, durch die eine Drehung der Lagerplatte 34 veranlaßt wird, weist eine Direkt-Antriebsmotoreinrichtung 60 auf, befestigt an der Oberseite des horizontalen Lagerteiles 49, oberhalb und ausgerichtet auf den Zylinder 44. Die Motoreinrichtung 60 besitzt eine Mittelbohrung 61, vorgesehen, um gleitbar das sich vertikal erstreckende Wellenteil bzw. die Kolbenstange 46 aufzunehmen und dessen bzw. deren vertikale Bewegung zu gestatten, wie dies oben erläutert wurde. Die Motoreinrichtung 60 ist ein Achsmotor bzw. Einzelantriebsmotor der herkömmlich verfügbar ist, zum Beispiel von der Firma Nippon Seiko Company, Model Nr. RS 0608. Die Motoreinrichtung 60 ist ein Gleichstrom-Antriebsmotor, der so gesteuert werden kann, daß er in Schritten in jede gewünschte präzise Lage im Bereich von 360° Drehwinkel mit einer Genauigkeit von 10 Bogensekunden gedreht werden kann. Die Steuereinrichtung für die Motoreinrichtung 60 wird nachfolgend erläutert.

Der Abtriebsmotor 62 der Motoreinrichtung 60 ist ringförmig und die Teile sind so montiert, daß der Rotor 62 in bezug auf das Wellenteil 46 konzentrisch angeordnet ist. Der Rotor 62 springt nach oben von dem Abtriebsende des Motorkörpers 63 vor, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Sechs, in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Antriebsstifte 64 sind auf dem Ende des Rotors 62 befestigt, so daß sie sich von diesem nach oben erstrecken, wie dies am besten in Fig. 4 dargestellt ist. Die Antriebsstifte 64 sind durch Langschrauben 66 am Ende des Rotors 62 befestigt, wobei der Gewindeschaft dieser Langschrauben 66 sich jeweils durch die Antriebsstifte 64 hindurch erstreckt, um in Gewindeeingriff mit Befestigungsbohrungen im Ende des Rotors 62 zu gelangen. Die Antriebsstifte 64 haben eine zylindrische Konfiguration und sind so aufgebaut und angeordnet, daß sie gleitbar passend in die Gleitlager 42 eingreifen, die in dem Lagerteil 34 enthalten sind, wie dies oben erläutert wurde.

Durch diese Anordnung veranlassen die Antriebsstifte 64 das Lagerteil 34 sich gemeinsam mit dem Rotor 62 der Motoreinrichtung 60 zu drehen, wenn der Rotor 62 um die vertikale Achse der Hub- und Dreheinrichtung 21 gedreht wird. Die Steuerung der Motoreinrichtung 60, um die genaue Drehung, die an der Arbeitsstation 20 erwünscht ist, zu veranlassen, wird nachfolgend erläutert. Die Teile sind auch so aufgebaut und angeordnet, daß dann, wenn die Kolbenstange bzw. das Wellenteil 46 von seiner Ruhelage nach oben in die angehobene Hublage bewegt wird, die Antriebsstifte 64 innerhalb der Hülsen- bzw. Gleitlager 42 verbleiben, um eine gemeinsame Drehung des Lagerteiles 34 und des Rotors 62 in jeder beliebigen vertikalen Lage des Wellenteiles 46 zu veranlassen. Es ist ist deutlich, daß eine Drehung des Lagerteiles 34 dann vermieden sein sollte, wenn es mit einer Palette P im Eingriff ist, die noch auf einem Niveau in Berührung mit den Förderbändern 11 und 12 sowie dem Haltertor 30 ist. Dafür wird durch die Steuereinrichtung gesorgt.

In den Fig. 2 und 5 ist die Palette P jeweils in Vollinien in der Ruhelage und in unterbrochenen Linien in der angehobenen Hublage gezeigt. In der Ruhelage wird die Palette P durch das Haltetor 30 festgehalten und zwar durch Eingriff mit dem Halteteil 32, während die Förderbänder 11 und 12 sich unter der Palette P hinwegbewegen. In der angehobenen Lage ist die Palette P oberhalb der Förderbänder 11 und 12 und des Stopptores 30 angeordnet und ist frei in jede gewünschte Lage gedreht zu werden, so daß sie weiter durch die Robotereinrichtung 22 an der Arbeitsstation 20 behandelt wird, gemäß einer programmierten Abfolge.

Einrichtungen sind vorgesehen, um die Motoreinrichtung 60 mit gesteuerten bzw. kontrollierten Geschwindigkeiten in beliebige von vorprogrammierten, vorbestimmten Winkellagen zu steuern, so daß die Motoreinrichtung 60, das Lagerteil 34 und die Palette P, die auf diesem abgestützt ist, mit einer bestimmten Geschwindigkeitssteuerung in die vorgegebene Winkellage bringt.

Zu diesem Zweck ist eine mikroprozessorgesteuerte Gleichstrom-Antriebsmotoreinrichtung 60 der Art vorgesehen, die oben erläutert wurde und ist für die Motoreinrichtung 60 eine Steuereinrichtung vorgesehen, die in Fig. 6 gezeigt ist, die den Rotor 62 um einen bestimmten Betrag mit kontrollierten bzw. gesteuerten Geschwindigkeiten dreht, um eine Beschleunigung beim Beginn des Drehzyklus und eine Abbremsung am Ende des Drehzyklus zu erreichen. Die Stoppstellungen des Rotors 62 sind von 0-360° sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn vollständig mit einer Genauigkeit von weniger als 10 Bogensekunden einstellbar.

Die Motoreinrichtung 60 und die Steuerung für diese ist herkömmlich von der Firma Nippon Seiko Company, USA, Sante Rose, Califonien und Chicago, Illinois, verfügbar und wird als "Megatorque Motor System" bezeichnet. Dieses System ist im Einzelnen in der urheberrechtlich geschützten Bedienungsanleitung erläutert, verfügbar von NSK (vormals Motornetics Corporation) und ist bezeichnet mit "Megatorque Motor System-EE und EK-Type Driver Systems". Fig. 6 ist ein Blockschaltbild dieses Motorsystems, das die Verknüpfungen der Funktiongsblocks innerhalb der Antriebseinheit verdeutlicht. Das Motorsystem enthält alle diese Elemente, die für eine komplette Regelung eines Servomotorsystems, integriert in zwei Einheiten, nämlich die Motoreinheit und die Antriebseinheit (oder Treibereinheit), erforderlich sind.

Die Motoreinheit, hier als Motoreinrichtung 60 bezeichnet, umfaßt einen bürstenlosen Achsmotor bzw. Einzelantriebsmotor 71, einen eingebauten, hochauflösenden, bürstenlosen Drehmelder bzw. Koordinatenwandler, (resolver) 73 und ein Präzisionslager. Die Antriebseinheit, mit 70 bezeichnet, umfaßt einen Leistungsverstärker 72, eine Resolver-Schnittstelle 74 und einen Digital-Signalprozessor 80 mit digitalen Motor-Steuerschaltkreisen 81, 82 und 83. Die Antriebs- oder Treibereinheit 70 enthält alle die Schaltkreise, die erforderlich sind, um eine lage- oder geschwindigkeitsbestimmte Servoregelung auszuführen, nämlich eine digitale Bewegungssteuerungseinheit, Servoausgleich (Kompensation), bürstenlose Kommunikationslogik und Leistungsverstärker. Zu diesem Zweck enthält der digitale Signalprozessor eine digitale Achsmotor-Kommutatorschaltung 81, einen Lage-Steuerschaltkreis 82 und einen Geschwindigkeits-Servoschaltkreis 83.

Der Motor 71 ist so gestaltet, daß er in der Lage ist, ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen bzw. Geschwindigkeiten zu erzeugen, wodurch er für eine Achsantriebsanwendung nach der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Jeder Stator des Motors 71 ist aus laminierten Eisenblechen aufgebaut, mit 18 Polen, eingestanzt in die Laminierung, wobei jeder Pol mit einem Satz Kupferwicklungen umwickelt ist, um das magnetische Feld auszubilden. Die Wicklungen sind in Reihe geschaltet, so daß drei Sätze von Wicklungen, erfaßt durch den Verstärker, geschaffen sind, wobei jede Wicklung 12 Polschuhe aufweist. Die Fläche jedes Polschuhes hat viele Zähne, wobei diese Zähne dazu dienen, die magnetische Feldenergie in einer Reihe diskreter Punkte entlang der Polfläche zu fokussieren, wodurch eine Vorrichtung vergleichbar einem Schrittmotor entsteht. Die Konstruktion sieht Hunderte von diesen Polpunkten rund um den vollen Drehbereich des Motors 71 vor, je nach Größe des Motors. Der Rotor 62 der Motoreinrichtung 60 ist ein zylindrischer Ring, aufgebaut aus den gleichen Eisenlaminationen und mit derselben Zähnestruktur wie sie der Stator aufweist, jedoch ohne Wicklungen oder Polschuhe. Der Rotor 62 dient dazu, das Magnetfeld von einem inneren Stator quer durch den Rotor 62 zu den benachbarten Polschuhen an einem äußeren Stator und wieder zurück zu leiten. Die Rotorzähne dienen dazu, das Magnetfeld in diskreten Punkten rund um den Umfang des Rotors 62 zu fokussieren, wobei die kombinierte Wirkung dieser Punkte des zusammengedrängten Magnetfeldes rund um den inneren und äußeren Stator und den Rotor dazu dient, wie ein elektronisches Untersetzungsgetriebe zu wirken, wodurch das Drehmoment um ein Mehrhundertfaches multipliziert wird, während die Drehzahl bzw. Geschwindigkeit in demselben Maße vermindert wird. Für jeden vollständigen elektrischen Kommutierungszyklus dreht sich der Motor 71 über den Bereich eines magnetischen Zyklus, welcher der Winkelabstand zwischen benachbarten Zähnen ist, so daß üblicherweise 150 elektrische Kommutierungszyklen pro einer Motorumdrehung erreicht werden. Die Kommutierung der Motorphasen wird ohne Bürsten durch Direktsteuerung eines Hochgeschwindigkeits-Mikroprozessors in der Treibereinheit 70 ausgeführt und es ist die Phaselage der drei Motorphasen, die die Drehrichtung bestimmt. Da der Motor 71 die Zähne verwendet, um das magnetische Feld zu bündeln, werden in dem Motor keine Magneten verwendet.

Die Antriebs- oder Treibereinheit 70 enthält sämtliche Schaltkreise, die erforderlich sind, um das Motorsystem in bezug auf eine Positionssteuerungsart, Geschwindigkeitssteuerungsart und Drehmomentsteuerungsart zu betätigen. Diese Schaltungsfunktionen beinhalten den Leistungsverstärker 72, die Resolver-Schnittstelle 74 und den digitalen Signalprozessor 80. Die Resolver-Schnittstelle 74 und der digitale Signalprozessor 80 sind innerhalb einer einzigen gedruckten Schaltung (Leiterplatte) vorgesehen, die an der Seite der Antriebseinheit 70 für den Benutzer zugänglich ist. Die Verknüpfung dieser Funktionsschaltungsblocks innerhalb der Antriebs- bzw. Treibereinheit 70 ist in Fig. 6 gezeigt.

Der Digitalsignal-Prozessor 80, der ein Untersystem und Teil der gedruckten Schaltung bzw. Leiterplatte ist, ist so aufgebaut, daß er sämtliche analoge Signale in digitale Form umwandelt. Der Mikroprozessor auf der gedruckten Schaltung bzw. Leiterplatte verarbeitet sämtliche Motorsteuerungsfunktionen in dieser digitalen Form. Im Betrieb nimmt der Digitalsignal-Prozessor 80 Befehlssignale entweder in analoger Form oder in digitaler Form auf, in Abhängigkeit von der gewählten Konfiguration und Auslegung, mit der die Treiber- bzw. Antriebseinheit 70 gestaltet und ausgelegt ist.

Der Befehlsparameter kann eine Position, eine Geschwindigkeit oder ein Drehmoment repräsentieren. Der Digitalsignal-Prozessor 80 vergleicht die Befehlsvariable mit dem tatsächlich gemessenen Wert der gesteuerten Variablen und führt beständig kleine Korrekturen aus, so daß der Motor 71 stets den Befehl ausführt. Der Digitalsignal-Prozessor 80 nimmt seine Rückmeldungsinformation von dem eingebauten Resolver 73 des Motors durch das Resolver-Schnittstellen-Schaltungsuntersystem auf. Es können digitale Filter vorgesehen sein, die das Motorverhalten ändern, um die Reproduzierbarkeit zu verbessern oder um mechanische Resonanzen zu beseitigen.

Der Digitalsignal-Prozessor 80 verwendet die digitalisierten Informationen, erhalten von der Resolver-Schnittstelle 74, um zu bestimmen, wenn Strom an die Motorphase zu legen ist und die Größe des Stromes festzulegen. Die Stromhöhe, die an jede Motorphase gelegt wird, wird durch eine mathematische Funktion bestimmt, die die Größe des Drehmomentbefehles, der Motorposition und der Motorgeschwindigkeit berücksichtigt. Diese Faktoren werden berücksichtigt, um Nicht-Linearitäten des Motors zu beseitigen und ein glattes Motorausgangsdrehmoment zu erzeugen.

Der Leistungsverstärker 72 ist ein stromgeregelter einpoliger Schalt-Leistungsverstärker. Die Motorwicklungen werden durch den Leistungsverstärker 72 angetrieben, der den Strom, bezeichnet durch den Kommutator-Logikschaltkreis, zu jeder der Motorphasen liefert.

Die Schaltung der Resolver-Schnittstelle 74 stellt Positions- und Geschwindigkeits-Rückkopplungssignale bereit. Diese Schaltung erzeugt ein Anregungssignal für den Resolver 73 und nimmt durch ein Resolverkabel die drei Phasen-Resolver-Analogssignale auf. Diese Signale werden durch den Resolver zum Digitalwandler (RDC) decodiert, um digitale zyklische Rückkopplungs- bzw. Rückmeldesignale für die Absolutlage und Absolutgeschwindigkeit zu erzeugen. Der zyklische absolute Lagewert wird durch die Kommutierungsschaltungen 81 verwendet, um ein um 90° phasenverschobenes Lage-Rückkopplungssignal bzw. Positions-Rückmeldungssignal zur Verwendung mit einer externen Lagesteuerungseinrichtung zu erzeugen. Außerdem wird der zyklische Absolutpositionswert intern verwendet, um die Absolutlage repräsentierende Daten zu erhalten bzw. beizubehalten. Dieser Datenwert ist für den Benutzer durch eine RS 232C-Steuerungseinrichtung 90 verfügbar und wird mit den internen Positions-Steuerungsfunktionen verwendet.

Wie in der Bedienungsanleitung beschrieben wird, gibt es viele Wahlmöglichkeiten bezüglich der Antriebs- bzw. Treibereinheit, in denen das System ausgelegt werden kann. Gemäß einer Wahlmöglichkeit ist eine flexible Bewegungs-Steuerungseinrichtung 90 (RS 232C) vorgesehen. Bei dieser Betriebsweise kann die Befehlsgabe für die Motorposition, -geschwindigkeit und -beschleunigung in Echtzeit durch die RS 232C-Steuerungseinrichtung 90 erfolgen. Diese Betriebsweise bietet eine große Flexibilität für Roboter und andere nichtwiederkehrende bzw. sich nicht periodisch wiederholende Bewegungs-Steuerungsanwendungen, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgen.

In Übereinstimmung mit einer anderen Betriebsweise, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, ist eine RS 232C- Steuerungseinrichtung 90, programmiert durch einen Computer 92, wie zum Beispiel einen Personal-Computer oder dergleichen, sowie eine Impulsfolgen-Lagebefehlseingabeeinheit vorgesehen. Bei dieser Betriebsart nimmt die Antriebs- oder Treibereinheit 70 digitale Impulse als inkrementale Positions-Bewegungsbefehle auf. Die Treibereinheit 70 erkennt die Impulse in drei Formaten bzw. Größen, wodurch die Motorstellungen durch jede beliebige Vorrichtung gesteuert werden können, die digitale Impulse in einem der Formate ausgibt, wie zum Beispiel einem Schrittmotor-Indexer 84, gezeigt in Fig. 6. Obwohl der Motor 81 bei dieser Auslegung Schrittmotor-Lagebefehle verarbeitet, arbeitet der Motor 71 noch als Servomotor mit all den Vorteilen einer Folgeregelkreissteuerung.

Aus bestimmten Berechnungen sowie aus der Erfahrung wird bestimmt, daß es im Rahmen des Betriebes der Hub- und Dreheinrichtung 21 wünschenswert ist, bestimmte Größen an Beschleunigung und Abbremsung für einen Teilbereich der Drehbewegung des Lagerteiles 34 zu haben. Diese gewünsche Beschleunigung und Abbremsung wird in dem Steuerungssystem einprogrammiert und diese Werte bleiben für alle Bewegungen des Rotors 62, der die Drehung des Lagerteiles 34 bewirkt, konstant. Bei einem typischen Beispiel wird eine betragsmäßige Beschleunigung im Bereich der ersten 25% der Gesamt-Drehbewegung erreicht und eine betragsmäßige Abbremsung wird in den letzten 25% der Drehbewegung erreicht.

Gemäß einer weiteren wahlweisen angewandten Steuerung könnte das Motorsteuerungssystem ein externes Signal oder einen Satz von Signalen von einer Paletten-Erfassungsvorrichtung, wie zum Beispiel einem Strichcodeleser, verwenden, um einen vorgegebenen, programmierten Satz von Instruktionen bzw. Befehlen für den Betrieb der Motoreinrichtung 60 zu erhalten. Zu diesem Zweck ist ein Strichcodeleser 100 im Bewegungsweg der Palette P angeordnet, um einen Strichcode (bar code) 102 auf der Palette P zu lesen, wenn sich dieser zu der Arbeitsstation 20 bewegt. Nach dem Einlesen der codierten Information auf dem Strichcode 102 gibt der Strichcodeleser 100 ein Signal an den Computer 92 zur Steuerung des Betriebes der Antriebs- bzw. Treibereinheit 70 durch die Steuereinrichtung 90. Somit können als ein erstes Beispiel, die externen Signale anzeigen, daß sich zwei Teile auf dem Werkstückträger befinden und daher wird die Motoreinrichtung 60 veranlaßt, im Uhrzeigersinn von 0° auf 10° 30 Minuten, anschließend im Uhrzeigersinn auf 190° 30 Minuten und anschließend im Gegenuhrzeigersinn auf 0° zu drehen. Außerdem kann, als ein weiteres Beispiel, das externe Signal anzeigen, daß sich acht Teile auf dem Werkstückträger befinden, worauf die Motoreinrichtung 60 veranlaßt wird, im Gegenuhrzeigersinn auf 45°, anschließend auf 90° und dann um jeweils 45° zu schwenken, bis sie auf 0° zurückkehrt und jedes der acht Teile durch die Robotereinrichtung an der Arbeitsstation 20 bearbeitet worden ist.

Es ist deutlich, daß verschiedenartigste Abweichungen im Aufbau und in der Anordnung der Teile vorgenommen werden können, ohne daß hierdurch das Wesen der Erfindung verlassen wird, daß in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Zum Beispiel beabsichtigt der Begriff "Werkstückträger", wie er hier verwendet wird, Werkstückträger einschließlich Paletten und Festlegungseinrichtungen abzudecken, die durch die Paletten gelagert werden, die ihrerseits vorgesehen sind, mit der Hub- und Dreheinrichtung nach der vorliegenden Erfindung in Eingriff zu gelangen.

Die Erfindung betrifft eine Transporteinrichtung mit einer Hub- und Drehvorrichtung, vorzugsweise für ein Werkstücktransportsystem. Die Vorrichtung hebt einen Werkstückträger von dem Fördersystem ab und dreht den Werkstückträger exakt in eine Stopp-Position, die in einem Drehbereich von 360° von der Startposition aus an einer beliebigen Stelle vorgesehen sein kann, um einen Zugang zu einer vorbestimmten Seite des Werkstückes von einem gleichen, an der Arbeitsstation aus zu einem Werkstück zu schaffen und zu gewährleisten, das sich auf dem Werkstückträger befindet.

Claims (12)

1. Transportvorrichtung, insbesondere Werkstücktransporteinrichtung, zum Transportieren eines Werkstückträgers zu einer Arbeitsstation und von dieser weg, gekennzeichnet durch,
einen Werkstückträger (P),
eine Einrichtung (10) zum Fördern des Werkstückträgers (P) entlang eines Weges zu und weg von der Arbeitsstation (20),
eine Einrichtung (21) zum Anheben und Drehen des Werkstückträgers (P) an der Arbeitsstation (20) um Zugang zu einer vorbestimmten Seite des Werkstückes, das sich auf dem Werkstückträger (P) befindet, von einer gemeinsamen Stelle an der Arbeitsstation (20) zu gewährleisten, wobei die Einrichtung (21) zum Anheben und Drehen des Werkstückes aufweist
ein Lagerteil (34) aufgebaut und angeordnet zum Eingriff mit dem Werkstückträger (P) an der Unterseite desselben,
einer Hubeinrichtung (44) zum Bewegen des Lagerteiles (34) vertikal zwischen einer Ruhelage und einer angehobenen Hublage entlang einer vertikalen Achse, und
einer Dreheinrichtung (60) zum Drehen des Lagerteiles (34) um die vertikale Achse von einer Startposition in eine Stopp-Position, die sich an einer beliebigen Stelle im Bereich eines 360°-Drehbereiches von der Startposition aus befindet.

2. Transporteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (70) zum Steuern der vertikalen Bewegung des Lagerteiles (34) und eine Einrichtung (70) zum Steuern der Drehbewegung des Lagerteiles (34), um den Werkstückträger (P) in eine vorbestimmte Stopp-Position an der Arbeitsstation (20) zu positionieren.

3. Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung eine pneumatische Zylindereinrichtung (44) zur Veranlassung der vertikalen Bewegung ist.

4. Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung einen Gleichstrom-Antriebsmotor (71) und eine Mikroprozessoreinrichtung zum Steuern des Betriebes des Gleichstrom-Antriebsmotors (71) beinhaltet.

5. Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung ein Wellenteil (46) aufweist, das entlang einer vertikalen Achse bewegbar ist, eine Einrichtung (50) zum Befestigen des Lagerteiles (34) auf dem Wellenteil (46) zur gemeinsamen Bewegung mit diesem entlang der vertikalen Achse und zum Drehen des Lagerteiles (347 um die vertikale Achse.

6. Transporteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung ein Ringteil (62), befestigt konzentrisch in bezug auf das Wellenteil (46) und zur Drehung um die vertikale Achse aufweist, eine Einrichtung (64, 42) aufweist, zum Eingriff zwischen dem Ringteil (62) und dem Lagerteil (34), um eine gemeinsame Drehbewegung des Ringteiles (62) und des Lagerteiles (34) zu veranlassen sowie eine Motoreinrichtung (60) enthält, um das Ringteil (62) durch seine Drehbewegung anzutreiben.

7. Transporteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung eine Lagereinrichtung (42) aufweist, die an dem Lagerteil (34) befestigt ist und zum Gleitkontakt mit dem Wellenteil (46) positioniert angeordnet ist.

8. Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung aufweist einen Gleichstrom-Antriebsmotor (60) mit einem Rotor (62), der antreibend mit dem Lagerteil (34) verbunden ist, um dieses zwischen seinen Start- und Stopp-Positionen anzutreiben, eine Einrichtung (70) zum Steuern des Motors (60), um eine Bewegung des Rotors (62) zu veranlassen und das Lagerteil (34) in eine beliebige einer Mehrzahl von bestimmten Winkellagen zu drehen.

9. Transporteinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (70) so aufgebaut und angeordnet ist, daß der Motor (60) in jede Drehrichtung steuerbar ist.

10. Transporteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuerungseinrichtung (70) so aufgebaut und angeordnet ist, daß sie die Drehgeschwindigkeit des Rotors (62) steuert, um eine Beschleunigung und Abbremsung desselben an den Endabschnitten einer Drehbewegung zu veranlassen.

11. Transporteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuerungseinrichtung eine Motortreibereinheit (70) aufweist, die so aufgebaut und angeordnet ist, daß sie die Energieversorgung des Motors (60) steuert sowie eine programmierte Computereinrichtung (90, 92) enthält, um den Bereich der Motor-Antriebseinheit (70) zu steuern.

12. Transportsteuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Resolver-Einrichtung (73) enthält, um die Drehlage des Rotors (62) des Motors (60) zu erfassen und um Rückkopplungssignale zu erzeugen, die die Position des Rotors (62) und die Geschwindigkeit desselben repräsentieren.