Die Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung.
Um in Verpackungsanlagen z.B. die Verpackungen zu den Produkten zu transportieren, ist seit einigen Jahren von der Anmelderin eine Transportvorrichtung unter dem Namen "Transmodul" bekannt, wie sie beispielsweise durch die
Der Antrieb der Fahrzeuge entlang des Fahrweges erfolgt mit Hilfe eines Zahnstangen-/Ritzelantriebes, wobei die Zahnstange entlang des Fahrweges vorhanden ist und das motorisch angetriebene und gesteuerte Ritzel am einen Ende des Fahrzeugs.
Die Energieversorgung der Fahrzeuge erfolgt über eine entlang des Fahrweges verlegte Stromleitung, die induktiv von den Fahrzeugen aus abgegriffen wird. Die Datenübertragung erfolgt von einem im Zentrum der Bahnkörper verlaufenden Leckwellenleiter auf eine Antenne im Fahrzeug.
Bisher konnten die Fahrzeuge nur entlang eines geraden Fahrweges verfahren und exakt positioniert werden, ermöglichten also keine Kurvenfahrt. Die Wendemodule konnten nur am Ende eines Verfahrweges angeordnet werden, weil sie an ihrem freien Ende einen relativ groß bauenden Energiewandler sowie ein Getriebe für die Drehung des Bahnkörpers aufwiesen, die nicht überfahren werden konnten.
Die Positionsbestimmung entlang des Fahrweges erfolgte über eine Detektion der Ritzel-Drehungen und ist bei einem nicht geraden Fahrweg bei starrem Fahrzeug nur für die Stelle des Ritzels korrekt ermittelt.
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, die Konstruktion dieser Transporteinrichtung so zu verbessern, dass zumindest eine Kurvenfahrt möglich ist und insbesondere auch Wendestationen überfahren werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Indem das Fahrzeug nicht starr ausgebildet ist, sondern am Grundkörper des Fahrzeuges an jedem Ende schwenkbar um eine Hochachse je ein Führungskopf angeordnet ist, der jeweils zwei Paare aus Ritzel und gegenüber liegender Andruckrolle zum Laufen an der Zahnstange des Fahrweges aufweist, wird jeder Führungskopf tangential an der Zahnstange geführt und der Grundkörper zwischen den Führungsköpfen ebenfalls tangential zur Zahnstange.
Dadurch ist ohne aufwändige Kompensations-Berechnung die Position des mittigen Grundkörpers sowie darauf befestigter Verpackung oder Werkzeuge relativ zum Fahrweg jederzeit exakt bekannt, sodass Verpackungen oder Werkzeuge auf dem Fahrzeug in einer Arbeitsstation genau positioniert werden können, selbst wenn diese zuvor eine Kurve durchlaufen haben oder die Arbeitsstation sogar im Bereich einer Kurve liegt.
Bei jedem Paar aus Ritzel und Andruckrolle ist eines dieser beiden Elemente, vorzugsweise die Andruckrolle, quer zur Zahnstange beweglich und in Richtung Zahnstange vorgespannt, sodass unabhängig von auftretendem Verschleiß oder Querversatz bei Kurvenfahrt die Ritzel spielfrei mit der Zahnstange kämmen.
Eines der Ritzel des Fahrzeuges ist als Antriebsritzel ausgebildet und motorisch angetrieben. Vorzugsweise wird dieses Antriebsritzel hinsichtlich seiner Drehung detektiert und ausgewertet für die Positionsbestimmung des Fahrzeuges entlang des Fahrweges.
Vorzugsweise liegen bei jedem Paar aus Ritzel und Andruckrolle sich diese beiden Elemente bezüglich der Längsrichtung der Zahnstange einander genau gegenüber, sodass also die Verbindungslinie von der Mitte des Ritzels zur Mitte der Andruckrolle lotrecht zur Längsrichtung der Zahnstange in diesem Punkt verläuft.
Dadurch wird die Veränderung des Abstandes zwischen Zahnrad und Ritzel auf ein Minimum reduziert. Hierfür wird das zusätzliche Ritzel in Kauf genommen, denn allein von der Bestimmtheit der Position wäre ein Ritzel mit zwei Andruckrollen oder umgekehrt ebenfalls ausreichend.
Die beweglich gelagerten Andruckrollen sind vorzugsweise auf einer Schwinge exzentrisch zu deren Schwenkpunkt angeordnet, und die gesamte Schwinge ist mittels einer Feder in Richtung der Zahnstange vorgespannt. Dies verringert die Anzahl notwendiger Einzelteile sowie die Montage erheblich.
Die Teilkreislinien der oberen und unteren Zahnstange des Bahnkörpers liegen genau übereinander und betrachtet in Längsrichtung des Fahrweges ist dieser punkt-symmetrisch ausgebildet. Dadurch können u.a. die Führungsköpfe identisch ausgebildet sein, auch wenn deren Schwenkachse zum Grundkörper nicht mitten-symmetrisch auf dem Grundkörper angeordnet ist.
Das Zahnmodul von Zahnstange und Ritzel ist ein metrisches, also nicht mit dem Faktor π behaftetes Zahnmodul, wodurch das Erstellen metrischer, aneinander reihbarer Module vereinfacht wird.
Wenigstens der Führungskopf, der das Antriebsritzel enthält, vorzugsweise beide Führungsköpfe, sind gegenüber dem Grundkörper um eine Schwenkachse verschwenkbar, die konstruktiv als Drehkranz ausgebildet ist, und wobei über das hohle Innere des Drehkranzes die Leitungen für Energie- und Datenübertragung vom Grundkörper in den Führungskopf und umgekehrt geführt werden können.
Dabei liegt die Schwenkachse, insbesondere die Mitte des Drehkranzes, genau in der Mitte zwischen den beiden Paaren aus Ritzel und Andruckrolle dieses Führungskopfes, insbesondere auf dem Kreuzungspunkt der Verbindungslinien eines Ritzels zu dem der Andruckrolle des anderen Paares und umgekehrt. Durch diese symmetrische Führung des Führungskopfes sowohl vor als auch hinter der Schwenkachse wird erreicht, dass bei jeweils gleicher Vorspannkraft die beiden Andruckrollen jeweils gleich weit aufgrund der Krümmung der Zahnstange ausgelenkt werden.
Dabei ist auf der einen Schwenkachse, insbesondere der Mitte des Drehkranzes, der das Antriebsritzel antreibende Motor angeordnet, sodass sich seine Motorwelle auf der Schwenkachse befindet.
Auf der anderen Schwenkachse ist eine Unterdruckpumpe angeordnet, die die auf dem Fahrzeug angeordneten Sauger zum Ansaugen und Halten von Gegenständen mit Unterdruck versorgt.
Die Wellen von Motor und Unterdruckpumpe werden wegen dieser Anordnung nicht durch eine Schwenkbewegung der Führungsköpfe beeinflusst.
Jeder Führungskopf umfasst zwei Lagerböcke, von denen in einem die beiden Andruckrollen und im anderen die beiden Ritzel gelagert sind, sowie zusätzlich in jedem Lagerbock zwei Laufrollen, die auf der Lauffläche des Fahrweges abrollen. Die beiden Lagerböcke in jedem Führungskopf sind identisch, ggf. bis auf die Vorspannung des Lagerbockes mit den Laufrollen gegen die Zahnstange.
Diese beiden Lagerböcke sind an der Unterseite des Motorflansches verschraubt, an dem auf der Oberseite bei dem einen Lagerbock der Motor, bei dem anderen die Unterdruck-Pumpe verschraubt ist.
Von den Fahrweg-Modulen kann eines, insbesondere das Wendemodul, welches um seine Längsachse um 180° schwenkbar ist, eine Hubeinrichtung aufweisen, um den Fahrweg gegenüber dem Basiskörper dieses Bahnkörpers anzuheben.
Dadurch kann ein Fahrzeug nicht nur um die Längsachse nach unten auf den unteren Fahrweg gewendet werden, sondern auch ohne Wenden des Bahnkörpermoduls auf eine andere Höhe und fluchtend mit einem anderen Fahrweg gebracht werden.
Dies an einem Wendemodul des Bahnkörpers einzusetzen, hat den Vorteil, dass es dann möglich ist, das Fahrzeug nach Anheben des Fahrweges über die stirnseitig an dem Wendemodul sitzenden Wendeantrieb hinweg fahren zu lassen, der sich normalerweise auf Höhe des nicht angehobenen Fahrweges erstreckt.
Wenn zusätzlich der Knickwinkel zwischen dem Grundkörper und wenigstens einem, besser beiden, Führungsköpfen detektiert wird, kann die Lage des mittigen Grundkörpers relativ zur Längsrichtung, also der Zahnstange, noch genauer ermittelt werden.
Durch eine direkte Kopplung der beiden Führungsköpfe hinsichtlich ihrer Schwenkbewegung um den Grundkörper herum kann erreicht werden, dass beide Führungsköpfe gegenüber dem Grundkörper jeweils immer den exakt gleichen Knickwinkel einnehmen, was ebenfalls die Lagebestimmung des mittigen Grundkörpers gegenüber dem Fahrweg, also insbesondere der Zahnstange, verbessert.
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
Die Roboter 104 sind in Längsrichtung des Transportbandes 106 beabstandet, hängend an jeweils einer sich quer über das Transportband 106 erstreckenden Brücke befestigt und bestehen aus jeweils einem beweglichen Oberarm 102 und einem beweglichen Unterarm 103, an dessen freien Ende sich der sogenannte Picker, meist ein mit Unterdruck das Produkt P ansaugender Sauger, befindet.
Im Bereich der Pickerstraße verläuft die Transportvorrichtung 100 in der Regel gerade, aber davor oder danach ist es häufig notwendig, dass der Fahrweg 50 der Transportvorrichtung 100 eine Kurve vollzieht, beispielsweise weil die vor- oder nachgelagerte Arbeitsstation entsprechend zu der Pickerstraße positioniert ist.
Der Fahrweg 50 ist dabei auf der Oberseite eines Bahnkörpers 52 ausgebildet, welcher auch auf seiner Unterseite einen weiteren Fahrweg 50 trägt.
Ein solcher Bahnkörper 52 ist in
Der Bahnkörper 52 ist punktsymmetrisch zu seinem Mittelpunkt und damit dem Leckwellenleiter 21 ausgebildet, denn sowohl an seiner Oberseite als auch an seiner Unterseite ist ein Fahrweg 50a, b ausgebildet, in Form von Nuten in den Innenseiten der frei endenden Schenkel des H-förmigen Profiles, die als Laufbahnen für darauf auf- oder abrollenden Laufrollen 16 der Fahrzeuge 55 dienen.
Ebenfalls punktsymmetrisch zum Mittelpunkt 52a des Bahnkörpers 52 trägt dieser sowohl in seinem oberen als auch in seinem unteren Freiraum eine Zahnstange 51, die so positioniert sind, dass deren Verzahnungen 51a punktsymmetrisch zum Mittelpunkt 52a ausgebildet sind.
Die gegenüberliegende, nicht verzahnte Seite jeder Zahnstange 51 dient in einem bestimmten Höhenbereich als Lauffläche für eine dort abrollende Anpressrolle 4.
In einem anderen Höhenbereich ist an der Zahnstange 51 ein wie der Leckwellenleiter 21 in Längsrichtung 10 des Fahrweges 52 verlaufender Stromleiter 22 angeordnet, der zur berührungslosen induktiven Energieversorgung des Fahrzeuges 55 dient.
An dem Fahrzeug 55 ist ein Antriebsritzel 13 vorhanden, welches von einem Motor 15 angetrieben wird und das Fahrzeug 55 durch Abrollen auf der Verzahnung 51 a der Zahnstange 51 entlang des Fahrweges 50a oder 50b verfährt, wobei die Position des Fahrzeuges 55 durch einen Inkrementalgeber 12 ständig ermittelt wird, der direkt auf der Motorwelle 14 des Motors 15 befestigt ist und dessen Umdrehungen zählt. In Blickrichtung hinter dem Motor 15 liegend ist die den Unterdruck für das Fahrzeug 55 erzeugende Pumpe 29 angedeutet.
Die punktsymmetrische Lage der beiden Verzahnungen 51a zueinander zur Mitte 52a des Bahnkörpers 52 ist notwendig, da es Module des Bahnkörpers 52 gibt, die um ihre Längsrichtung 10 schwenkbar, beispielsweise um 180° sind, wodurch ein zunächst auf dem oberen Fahrweg 50b laufendes Fahrzeug 55 in fluchtende Lage zum unteren Fahrweg 50a eines angrenzenden Modules des Bahnkörpers gebracht wird und dort mit deren Verzahnung 51a kämmen können muss.
Deshalb handelt es sich bei der Verzahnung 51a der Zahnstange 51 auch um ein metrisches Zahnmodul.
Auf der nach oben bzw. unten gerichteten Außenseite der Formatplatte 23 sind die Sauger 25 zu erkennen, mit denen ein Behälter 101 auf dem Fahrzeug 55 festgehalten und transportiert werden kann, der bereits teilweise mit Produkten P gefüllt ist.
Dabei ist in der oberen Hälfte die Verzahnung 51a der einen Zahnstange 51 zu sehen, mit der das Antriebsritzel 13 sowie das weitere, nicht angetriebene Ritzel 13 eines oberen Fahrzeuges 55 kämmt, während in der unteren Hälfte die Lauffläche 24 der unteren Zahnstange 51 zu erkennen ist, auf der die beiden Andruckrollen 4 eines unteren Fahrzeuges 55 abrollen.
Des Weiteren ist in der unteren Bildhälfte der Stromleiter 22 zu erkennen.
Auf dem unteren Fahrweg des Bahnkörpers 52 können dagegen leere Fahrzeuge 55 zurück zu ihrer Ausgangsposition verfahren werden.
Die
Das Fahrzeug 55 umfasst einen Grundkörper 1, der in der Aufsicht der
An seinen Enden in Längsrichtung besitzt der Grundkörper 1 jeweils einen plattenförmigen Überstand, unter dem sich jeweils ein Führungskopf 2a, b befindet, der gegenüber diesem Überstand des Grundkörpers 1 auf dessen Längsmitte 10' um eine Hochachse 11 mittels eines Drehkranzes 8 gelagert ist.
Ein solcher Führungskopf 2a ist in
Ferner liegt auf dem Kreuzungspunkt der diagonalen Verbindungslinien zwischen den beiden Ritzeln 3 und den beiden Andruckrollen 4 die Hochachse 11, also die Mitte des Zahnkranzes 8, um welche der Führungskopf 2a, b gegenüber dem Grundkörper 1 dreht, und durch dessen hohles Inneres im Übrigen auch Energie und Daten vom Grundkörper 1 zum jeweiligen Führungskopf 1a, b übertragen werden.
Nur durch diese Anordnung ist sichergestellt, dass beim Übergang von einer geraden Zahnstange 51 zu einer gekrümmten Zahnstange 51 der notwendige Achsversatz, der an jedem der beiden Paare von Ritzel 3 und Andruckrolle 4 möglich sein sollte, so gering wie möglich gehalten werden kann.
Der Achsversatz kann in der Regel an der Andruckrolle 4 realisiert werden, indem die Andruckrolle in der Andruckrollen-Einheit 30 exzentrisch gelagert ist, angedeutet durch den bogenförmigen Pfeil an jeder Andruckrolle 4 um die ebenfalls eingezeichnete Schwenkachse.
Insbesondere bei Lösungen mit drei im Dreieck angeordneten Rollen bzw. Ritzeln wäre dieser Achsversatz wesentlich größer und würde zu einer undefinierten Stellung des Führungskopfes führen.
Zu diesem Zweck sind gemäß
Die in Querrichtung zur Längsrichtung 10 beweglichen Andruckrollen 4 sind mittels einer Dreh-Feder 7 vorgespannt und exzentrisch um eine Excenterachse 31, die zusätzlich zur Rotationsachse der Andruckrolle 4 als gestrichelte Linie in
Dadurch ist sichergestellt, dass bei Kurvenfahrt jeder Führungskopf 1a, b eine definierte Schwenkstellung gegenüber dem Grundkörper mit einem definierten Knickwinkel 11 zwischen der Längsrichtung 10' des Grundkörpers 1 und der Längsrichtung des Führungskopfes 1a bzw. 2b einnimmt.
Durch zusätzliche Maßnahmen kann sichergestellt werden, dass die beiden Knickwinkel 11 an den beiden Führungsköpfen 2a, b eines Fahrzeuges 55 sich immer gleich einstellen und damit eine exakt definierte Lage des Grundkörpers 1 in der Kurve des Fahrweges 50 gegeben ist, beispielsweise durch ein Detektieren und Steuern des Knickwinkels 11 relativ zueinander an den beiden Führungsköpfen 2a, b.
Auf diese Art und Weise können sowohl die Andruckrollen-Einheiten 31 vormontiert und diese in einem Führungskopf 2a, b als weitere vormontierte Einheit angeordnet werden.
Die beiden Führungsköpfe 2a, b unterscheiden sich lediglich dadurch, dass in dem einen Führungskopf 2a eines der Ritzel 3 als Antriebsritzel 13 von einem Motor 15 angetrieben wird, während alle anderen Ritzel 3 lediglich mitlaufende Ritzel sind, die der Führung des Fahrzeuges 55 dienen.
Der das Antriebsritzel 13 antreibende Motor 15 ist konzentrisch zu der Hochachse 11, also der Mitte des Drehkranzes 8, seines Führungskopfes angeordnet. Konzentrisch zu der Hochachse 11 des anderen Führungskopfes 2b ist dagegen eine Pumpe (siehe
Ein wesentlicher Punkt der beschriebenen Transportvorrichtung ist die Möglichkeit, ein Modul des Bahnkörpers 52 um seine Längsachse 110 verschwenken zu können, um dadurch ein zuvor auf dem oberen Fahrweg 50 laufendes Fahrzeug 55, nachdem es auf ein solches Wendemodul 54 gefahren wurde, mitzuschwenken und fluchtend zum unteren Fahrweg 50 eines angrenzenden Bahnkörpers 52 auszurichten und es dort weiterfahren zu lassen.
In diesem Zusammenhang zeigt die
Normalerweise ist das Wendemodul 54 das Ende eines Bahnkörpers 52. Deshalb ist an der Stirnseite des Wendemoduls 54 der Wendeantrieb 58 angeordnet, der von einem separaten Wendemotor 60 angetrieben wird und im Wesentlichen aus einem Getriebe und einer Steuerung besteht. Es besteht jedoch häufig die Notwendigkeit, dass ein Fahrzeug 55 das Wendemodul unter Beibehaltung seiner Fahrtrichtung auch wieder verlassen kann, also das Wendemodul 54 überfahren kann.
Dabei ist jedoch der stirnseitig am Wendemodul 54 befestigte Wendeantrieb 58 im Weg.
Deshalb ist erfindungsgemäß das Wendemodul 54 so ausgebildet, dass an einen Basiskörper 56 des Wendemoduls 54 die beiden Fahrwege 50 jeweils über eine Hubvorrichtung 57 gesteuert anhebbar und absenkbar sind.
In dem angehobenen, also von der Längsmitte 110 entfernten, Zustand ist dieser soweit von der Längsachse 110 entfernt - wie in
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