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Dokumentenidentifikation DE19519133A1 05.12.1996
Titel Vorrichtung zum Transport von Bauteilen
Anmelder Dornier GmbH, 88090 Immenstaad, DE
Erfinder Bachmann, Andreas, Dipl.-Ing., 88677 Markdorf, DE;
Enz, Jürgen, Dipl.-Ing., 88090 Immenstaad, DE;
Pimiskern, Klaus, Dipl.-Ing., 88718 Daisendorf, DE
DE-Anmeldedatum 30.05.1995
DE-Aktenzeichen 19519133
Offenlegungstag 05.12.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.12.1996
IPC-Hauptklasse B65G 21/06
IPC-Nebenklasse F16B 7/00   F16S 3/08   B23Q 7/14   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zum Transport von Bauteilen in Form eines Fachwerks aus untereinander verbundenen Rohren (21, 22, 23, 70, 72). Die Rohre (21, 22, 23, 70, 72) sind mittels klemmbaren, wiederlösbaren Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) verbunden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport von Bauteilen, z. B. bei der Montage von PKWs. Derartige Vorrichtungen dienen z. B. zum Transport von Preßteilen zwischen einzelnen Umformstationen (z. B. einer Großraum- Stufenpresse) in einer vollautomatischen Fertigungsstraße. Da sie insbesondere auch unmittelbar zur Zuführung der transportierten Bauteile in die einzelnen Umformstationen bestimmt sind, werden sie auch als Feeder bezeichnet.

Bekannte Vorrichtungen sind als geschweißtes dreidimensionales Fachwerk aus Stahlrohren ausgebildet, wobei die Form des Fachwerks an das zu transportierende Bauteil, z. B. ein Karosserieblech, angepaßt wird.

Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen ist, daß bei Defekten (z. B. Bruch eines Rohres innerhalb der Stahlkonstruktion), das schadhafte Rohr nur mit großem zeitlichen und technischen Aufwand ausgetauscht werden kann. Da durch den Ausfall einer Transportvorrichtung i.d.R. die gesamte Fertigungsstraße zum Stillstand kommt, sind derartige Defekte mit hohen Kosten verbunden.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Transportvorrichtungen ist deren mangelnde Flexibilität bei der Anpassung an das zu transportierende Werkstück.

Ändert sich die Form der Werkstücke, können die durch Schweißen verbundenen Rohre der Transportvorrichtung nicht oder nur mit großem zeitlichen und technischen Aufwand voneinander gelöst und der geänderten Werkstückform entsprechend neu arrangiert werden.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Zufuhrvorrichtung zu schaffen, die schnell und mit geringem Aufwand an unterschiedliche Werkstückformen anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstände weiterer Ansprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Transport von Bauteilen besteht aus einem Fachwerk von untereinander verbundenen Rohre, wobei die Rohre mittels klemmbaren, wiederlösbaren Knoten verbunden sind.

Durch den Einsatz der klemmbaren, wiederlösbaren Knoten wird ein sehr flexibles Fachwerk erreicht, das nach Art eines Baukastensystems umgebaut werden kann. Umbauten des Fachwerks sind dadurch unmittelbar vor Ort, ohne Werkzeugaufwand möglich. Die Betreiber der Fertigungsstraße können hierzu ihre eigenen Mitarbeiter einsetzen, was insbesondere auch aus Geheimhaltungsgründen beim Einrichten neuer Fertigungsstraßen erwünscht ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung garantiert eine größtmögliche Flexibilität. Nachträgliche Änderungen wie An- und Umbauten sind jederzeit möglich. Die Feinjustierung der vormontierten Vorrichtungen am Werkstück ist kein Problem.

Dabei ermöglichen die Knoten die Bewegung der beteiligten Rohre mit mindestens zwei Freiheitsgraden. Dadurch können insbesondere auch komplexe dreidimensionale Strukturen im Raum erreicht werden.

Die Erfindung wird anhand von Fig. näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Klemmverbindung an einem Knoten der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Explosionsdarstellung),

Fig. 2 einen Y-Knoten in Explosionsdarstellung,

Fig. 3 einen Gelenkknoten,

Fig. 4 einen Y-Knoten,

Fig. 5 einen X-Knoten,

Fig. 6 ein Beispiel für die Verbindung zweier Rohre mittels zweier Knoten,

Fig. 7 einen T-Knoten,

Fig. 8 eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 9 eine Schnittdarstellung der Rohre der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausbildung einer Klemmverbindung, mit der das Rohr 21 an einen Knoten angeschlossen wird. Fig. 2 zeigt einen Y-Knoten (siehe auch Fig. 4), mit dem drei Rohre 21, 22, 23 an einen Knoten angeschlossen werden. Die in Fig. 1 gezeigte Klemmverbindung ist identisch zu der in Fig. 3 für jede der drei Rohre 21, 22, 23 verwendeten Klemmverbindungen. In der Ausbildung nach Fig. 1 und 2 sind folgende Einzelteile dargestellt:

1 Gelenkdose

2 Dosendeckel

3 Distanzhülse

4 Mutternunterlage

5 Klemmflansch

6 Klemmkonus

7 Flanschdeckel

8 Mutternkäfig

11 Schraube DIN 931 M5 × 60

12 Scheibe DIN 125 ∅ 5,3

13 Mutter DIN M5

14 Schraube DIN 912 M6 × 50

15 Scheibe DIN 443 ∅ 6,4

16 Mutter DIN 558 M6

17 Kerbnagel ∅ 2,5 × 4

21 Rohr 1 (CFK-Hybridbauweise)

22 Rohr 2 (CFK-Hybridbauweise)

23 Rohr 3 (CFK-Hybridbauweise)

Die Verbindung zwischen den Rohren 21, 22, 23 und den Flanschen 5 der Knoten wird durch eine Klemmung hergestellt. Diese Klemmung wird erreicht, indem sich der geschlitzte (Schlitz B1) Klemmkonusring 6 im Konussitz des Flansches 5 (Flanschbohrung B3) durch das Festschrauben (Schrauben 14) des Flanschdeckels 7 zusammenzieht (Außenmantel des Klemmkonus B2). Das zu verbindende Rohr 21 ist dabei innerhalb des Klemmkonus 6 angeordnet.

Die Verbindung zwischen Flansch 5 und Gelenkdose 1 wird über eine Verschraubung 14 hergestellt. Die Muttern 16 dieser Verschraubung werden durch die Mutternauflage 4 und den Mutternkäfig 8 in ihrer Position gehalten, auch wenn die Verbindungsschrauben 14 ganz herausgeschraubt werden.

Die Muttern sind durch eine Fläche A5 am Dosendeckel 2 und eine Fläche B4 der Mutternunterlage 4 verdrehgesichert. Der Mutternkäfig 8 wird über Kerbnägel 17 mit der Mutternunterlage 4 verbunden. Durch einen Absatz A3 im Dosendeckel 2 wird verhindert, daß die Mutternunterlage 4 zur Mitte der Gelenkdose 1 rutscht. Ein Öffnen der Gelenkdose für Montagezwecke ist daher nicht nötig.

Die Dosendeckel tragen erheblich zur Steifigkeit der gesamten Klemmverbindung bei, sie werden daher in die Gelenkdosen 1 eingepreßt (Absatz A4). Um ein Herausspringen der Dosendeckel unter Last zu verhindern, werden sie über eine Distanzhülse 3 verschraubt (Schraube 11, Unterlegscheiben 12, Mutter 13). Diese Distanzhülse 3 wird durch einen entsprechenden Ansatz A2 im Dosendeckel 2 geführt. Durch eine geringfügige Verkürzung der Distanzhülse wird ein leichte Einfallen der Dosendeckel erreicht, wodurch die Steifigkeit der Dosendeckel erhöht wird.

Fig. 3 zeigt einen Gelenkknoten 60, mit dem eine steife Verbindung von zwei Rohren 21, 22 in einer Ebene unter stufenlos einstellbaren Winkel ermöglicht wird. Die Klemmverbindung von Rohr 21 bzw. 22 und Gelenkdose 1 mittels Klemmflansch 5, Flanschdeckel 7 und Schrauben 14 entspricht dabei der in den Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Ausführungen.

Dieser Knoten 60 weist drei Freiheitsgrade für die Bewegung der Rohre 21, 22 auf. Der erste Freiheitsgrad, nämlich Drehung der Rohre 21, 22 um die Dosenachse (welche parallel zur Schraube 11 in Fig. 1 verläuft) wird durch Verschieben und Umsetzten der Anschlüsse an den Dosenlanglöchern A1 erreicht. Dazu müssen die Schrauben 14 gelöst werden. Der Winkel zwischen den beiden Rohren 21, 22 ist in einem weiten Bereich einstellbar, z. B. zwischen 80° und 280°.

Die beiden weiteren Freiheitsgrade entstehen durch die Drehbarkeit der beiden Rohre 21, 22 im Anschluß um ihre eigenen Rohrachsen. Hierzu wird die Klemmung (ebenfalls durch Lösen der Schrauben 14) gelöst. Diese Schrauben dienen also nicht nur zur Klemmung der Rohre in dem Klemmflansch 5, sondern auch zur Verbindung des Klemmflansches 5 an mit der Gelenkdose 1.

Durch diese drei Drehfreiheitsgrade des Knotens entspricht diese Anordnung einem klemmbaren Kugelgelenk. Mit der gezeigten Anordnung von Dose und Rohren ist eine Verbindung zweier Rohre unter nahezu beliebigen Raumwinkeln möglich.

Fig. 4 zeigt zwei Y-Knoten 62, mit dem die steife Verbindung von drei Rohren 21, 22, 23 in einer Ebene unter stufenlos einstellbaren Winkeln ermöglicht wird. Fig. 4b zeigt dabei eine Ansicht mit verdeckten Kanten der in Fig. 4a dreidimensional dargestellten Vorrichtung. Der Aufbau dieses Y-Knoten entspricht dem in Fig. 2 gezeigten Knoten.

Wie bei dem Gelenkknoten 60 nach der Fig. 3 wird eine Änderung des Winkels zwischen den Rohren 21, 22, 23 erreicht durch Verschieben und Umsetzten der Anschlüsse an den Dosenlanglöchern A1 der Gelenkdose 1. Der kleinste Winkel zwischen zwei Rohren beträgt in dieser Ausführung ca. 80°. Durch Lösen der Klemmung (Schrauben 14) kann auch hier eine Verdrehung der einzelnen Rohre 21, 22, 23 und deren eigene Achse erreicht werden, um eine Verbindung im Raum herzustellen.

Fig. 5 zeigt einen X-Knoten 64. Mit diesem Knoten können drei Rohre 21, 22, 23 miteinander verbunden werden. Die Klemmung der Rohre wird wie bei den in den vorhergehenden Fig. (insbesondere auch Fig. 1) dargestellten Knoten erreicht. In der dargestellten Ausführung verläuft eines 22 der beteiligten Rohre durch die Gelenkdose 1 hindurch und wird nun an beiden diametral gegenüberliegenden Klemmflanschen 5 verklemmt. Der Winkel zwischen den beiden anderen Rohren 21, 23 zum durchgehenden Rohr 22 kann analog zum Knoten nach Fig. 3 durch Lösen der Schrauben 14 und Versetzen des Klemmflansches entlang der Dosenlanglöchern A1 verändert werden. Die einstellbaren Winkel zwischen durchlaufenden Rohr 22 und dem zweiten 21 oder dritten Rohr 23 liegen in dieser Ausführungsform im Bereich von 80° bis 100°. Durch Lösen der Klemmung (mittels der Schrauben 14) können die Rohre 21, 22, 23 zusätzlich um ihre Rohrachse gedreht werden. Darüberhinaus ist auch ein Verschieben des Knotens entlang des durchgehenden Rohrs 22 möglich. Mit diesem Knoten können zwei beliebig im Raum laufende Rohre durch ein Verbindungsrohr miteinander verbunden werden.

In einer modifizierten Ausführung des X-Knotens werden vier Rohre verbunden. In diesem Fall werden in den beiden - bisher von dem durchgehenden Rohr belegten - Klemmverbindungen die Enden zweier Rohre angeordnet. Dann sind alle vier beteiligten Rohre in ihrer Ausrichtung veränderbar.

In einer weiteren Abwandlung des X-Knotens wird zwar ein durchlaufendes Rohr entsprechend Fig. 5 verwendet, jedoch kann einer der beiden in ihrer Ausrichtung veränderlichen Klemmverbindungen weggelassen werden. Man erhält dann eine steife Verbindung von einem den Knoten durchlaufenden Rohr mit einem weiteren Rohr, wobei der Winkel zwischen den beiden Rohren in einer Ebene veränderlich ist. Fig. 6 zeigt ein Beispiel für das Verbinden zweier unter einem bestimmten Raumwinkel verlaufender Rohre 40, 41, die durch ein Rohr 45 und mittels zweier solcher Knoten 65 verbunden sind. Durch die Bewegungsfreiheitsgrade der Rohre, nämlich Drehung um die Dosenachse, Drehung um die Rohrachse und Verschieben in Richtung der Rohrachse (letzteres nur für Rohre 40, 41) läßt sich eine Verbindung der beiden Rohre 40, 41 unter annähernd jedem beliebigen Raumwinkel erreichen.

Fig. 7 zeigt einen T-Knoten 68, mit dem eine steife Verbindung von zwei Rohren 21, 22 unter 90° erreicht wird. Eines 21 der beiden zu verbindenden Rohre verläuft durch den Knoten, wobei das andere Rohr 22 über den Klemmflansch 5, den Flanschdeckel 7 sowie den (hier nicht sichtbaren) Klemmkonusring analog zu Fig. 1 mit dem Knoten verbunden ist. Der Knoten 68 ist bei Lösung der Schrauben 14 auf dem durchlaufenden Rohr 21 verschiebbar und drehbar.

Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Transportvorrichtung 100 in drei Ansichten (Fig. 8a, 8b, 8c). Das Fachwerk umfaßt einzelne Rohre 70, 72, überwiegend mit rundem, aber auch mit rechteckigem Querschnitt (Kastenträger 70), die durch unterschiedliche Typen von Knoten verbunden sind. Abgebildet sind z. B. ein Gelenkknoten 60 nach Fig. 3, ein modifizierter X-Knoten 65 nach Fig. 6, ein T-Knoten 68 nach Fig. 7.

In dieser Figur ist außerdem ein weiterer 69, bisher noch nicht erwähnter Knoten-Typ dargestellt: Eines der Rohre (Kastenträger 70) weist einen rechteckigem Querschnitt mit flachen Seitenwänden auf. Senkrecht zu diesen Seitenwänden wird das Rohr 70 durchbrochen von einem Rohr 72 mit rundem Querschnitt, dessen Durchmesser hier geringer ist als die Breite der Seitenwand. An beiden Seitenwänden des rechteckigen Rohrs 70, jeweils an den Stellen, an denen das runde Rohr 72 die Seitenwände durchbricht, sind Klemmverbindungen 90 angebracht, die wie in der Klemmverbindung nach Fig. 1 Klemmflansch, Flanschdeckel und Klemmkonusring umfassen. Durch diese Anordnung wird eine steife Verbindung zwischen dem Querrohr 72 und dem Kastenträger 70 erreicht. Durch Lösen der Schrauben an der Klemmverbindung 90 kann das Rohr 72 um seine Rohrachse gedreht sowie im Knoten (parallel zur Rohrachse) verschoben werden.

Dieser Knoten 69 kann insbesondere dann verwendet werden, wenn einer der beiden zu verbindenden Rohre ebene Mantelflächen aufweist.

Wie die einzelnen Abbildungen der Fig. 8 zeigen, ermöglicht die erfindungsgemäße Bauweise eine komplexe Struktur des Fachwerks in drei Dimensionen. Die Anordnung ist also insbesondere nicht auf eine räumliche Ebene beschränkt. Diese dreidimensionale Struktur wird in diesem Ausführungsbeispiel mit ausschließlich geradlinigen Rohren erreicht. Allerdings können auch gekrümmt Rohre verwendet werden.

Nicht dargestellt sind die Einrichtungen, an denen das zu transportierende Bauteil am Fachwerk befestigt wird. Hierzu werden z. B. Saugnäpfe verwendet, die an einzelnen Rohren des Fachwerks angeordnet werden.

Fig. 9 zeigt besonders vorteilhafte Ausführungen der im Fachwerk verwendeten Rohre 70, 72 in Querschnittsdarstellung. Die gezeigten Rohre sind mit einer CFK-Verstärkung versehen. Das geschieht derart, daß in die Bohrung eines Metallrohrs 75, z. B. aus Al, eine ebenfalls rohrförmig ausgebildete CFK- Formteil 76 eingebracht wird, das mit dem außenliegenden Al-Rohr 75 formschlüssig und kraftschlüssig verbunden wird. Die CFK-Verstärkung 76 bildet somit den Innenmantel des Gesamtrohrs. Ein Verfahren zur Herstellung derartiger CFK/Metall-Hybridrohre ist z. B. in der DE 44 08 444 C1 offenbart. Diese Hybridbauweise besitzt insbesondere folgende Vorteile:

Da das Fachwerk der Transportvorrichtung immer zusammen mit dem Werkstück bewegt wird, wird die Transportqualität (z. B. Taktzeit und Schwingungsverhalten) bei relativ leichten und großvolumigen Werkstücken (wie z. B. Karosserieblechen) und großen Beschleunigungen sehr stark vom Gewicht und der Steifigkeit des Fachwerks bestimmt. Durch die Ausführung der Rohre als CFK/Metall-Hybrid-Bauteil wird ein leichtes und trotzdem steifes Fachwerk erreicht, und somit eine hohe Transportqualität ermöglicht.

Mit derartigen leichten und steifen Transportvorrichtungen läßt sich nicht nur die Transportqualität und damit die Produktivität steigern; die verwendeten Transportvorrichtungen sowie die zugehörigen Handhabungsgeräte innerhalb der Fertigungsstraße können auch kleiner dimensioniert werden und verringern dadurch die erforderlichen Investitionskosten. Dies gilt insbesondere für mehrachsige Handhabungsgeräte, da eine Vergrößerung der Nutzlast zu einer potenzierten Vergrößerung und damit Verteuerung der Aggregate der letzten Achsen vor dem Fundament führt.

Reine Metallrohre sind in der Regel zwar kostengünstiger als CFK/Metall-Hybridrohre. Dieser Kostenvorteil wird jedoch durch den erhöhten Aufwand beim Umbau des Fachwerks (Schweißen) kompensiert.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung (100) zum Transport von Bauteilen, umfassend ein Fachwerk aus untereinander verbundenen Rohren (21, 22, 23, 70, 72), dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (21, 22, 23, 70, 72) mittels klemmbaren, wiederlösbaren Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) verbunden sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) eine Bewegung der beteiligten Rohre (21, 22, 23, 70, 72) mit mindestens zwei Freiheitsgraden ermöglichen.
  3. 3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) durch Lösen von Schraubverbindungen (14) wiederlösbar sind.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmverbindung an den Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) folgendermaßen aufgebaut ist: das Rohrende ist in einem geschlitzten Klemmkonusring (6) angeordnet, wobei der Klemmkonusring (6) in der konusförmigen Bohrung (B3) eines Klemmflansches (5) sitzt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flanschdeckel (7) vorhanden ist, der mittels Schrauben (14) an dem Klemmflansch (5) befestigt wird, wobei durch Festschrauben des Flanschdeckels (7) der Klemmkonusring (6) zusammengezogen wird.
  6. 6. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) derart gebildet ist, daß an dem Mantel eines zu verbindenden Rohrs (70) mindestens eine Klemmverbindung nach den Ansprüchen 4 und 5 angeordnet ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Knoten (60, 62, 64, 65, 68, 69) eine Gelenkdose (1) umfaßt, an deren Mantel mindestens eine Klemmverbindung nach den Ansprüchen 4 und 5 angeordnet ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre aus Metall sind, welche zusätzlich einen Innenmantel aus Faserverbundmaterial aufweisen.






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