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PATENTANSPRÜCHE
1. Einrichtung zum Hin- und Wegtransport auszuwechselnder Einheiten einer Arbeitsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem Transportgerät (3-7) verbundene Sensorvorrichtung (12) zum Zusammenwirken mit einer der Maschine (1) festzugeordneten Sendevorrichtung (16) zur Lageortung eines Greifers (3) des Transportgeräts bezüglich der Einbaustelle der Einheit der Maschine vorgesehen ist, und dass die Antriebsvorrichtung (6, 8) des Transportgeräts mittels des Ortungssignals der Sensorvorrichtung steuerbar ist, um den Greifer (3) zur Einbaustelle zu bringen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem in einer Horizontalebene gemessenen Abstand (s) von der Einbaustelle der Einheit wenigstens ein senkrecht zur Ebene abstrahlender Richtstrahlsender (16) vorgesehen ist, dem ein kreisrunder Sensor (12) zugeordnet ist, der in vorbestimmtem, zum genannten Sensorabstand parallelem Abstand (p) vom horizontal bewegbaren Greifer (3) des Transportgeräts mit diesem verbunden ist, und der beim Passieren des Richtstrahls in Richtung senkrecht zu den genannten Abständen sowohl beim Eintritt als auch beim Austritt aus dem letzteren ein Signal an einen Rechner (13) gibt,
der aufgrund der genannten Abstände und der Länge der vom Richtstrahl bestrichenen Sehne des Ringsensors sowie des Radialabstandes dieser Sehne vom Ringzentrum den momentanen Abstand des Greifers von der Einbaustelle berechnet und den Antrieb des Transportgeräts entsprechend steuert, bis der Greifer die gewünschte Lage bezüglich der Einbaustelle erreicht.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer die Maschine (1) quer überspannenden Brücke (9) eines fahrbaren Gerüsts (10) ein quer zur Maschinenachse (la) verschiebbarer Wagen (7) und auf diesem ein längs der Maschinenachse (la) verschiebbarer Läufer (5) angeordnet sind, wobei an einem Träger (4) des Läufers (5) der Greifer (3) sowie ein den Sensor (12) tragender Tragarm (11) befestigt sind, und dass den beiden Antriebsmotoren (6; 8) von Läufer und Wagen Weggeber (6a; 8a) zugeordnet sind, die an den über ein Relais (14) mit den Motoren (6; 8) verbundenen Rechner (13) angeschlossen sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung zum Hin- und Wegtransport auszuwechselnder Einheiten einer Arbeitsmaschine.
Werkzeug- oder andere Arbeitseinheiten stationärer Arbeitsmaschinen, z. B. Spritzgiessmaschinen, müssen z. B. zu Wartungszwecken oder Wechsel des herzustellenden oder zu bearbeitenden Werkstücks ausgebaut und durch eine andere ersetzt werden. Zwar sind Einrichtungen dieser Art vorgeschlagen worden, die ein automatisches Entkuppeln bzw.
Kuppeln der auszuwechselnden Einheit mit den ihr zugeordneten Verbindungselementen der Maschine ermöglichen, wodurch für den Aus- bzw. Einbau der Einheit erheblich Arbeitsaufwand und Zeit eingespart werden kann. Das Entfernen bzw. Zubringen der Einheit aus der bzw. zur Maschine geschieht dabei mittels Kran, Laufkatze oder dergl. Trans portgerät deren Antriebssteuerung vom Bedienungspersonal erhebliche Sorgfalt und Aufmerksamkeit erfordert, um das exakte Ansetzen des z. B. mit einem Greifer versehenen Transportgerätes an der Einheit bzw. das lagerichtige Abset zen der Einheit an der Einbaustelle der Maschine zu gewähr leisten. Arbeits- und Zeitaufwand für diese oft wiederkeh renden Arbeiten ist entsprechend gross.
Die vorliegende Erfindung bezweckt deshalb die Schaf fung einer Einrichtung der genannten Art, die in der Lage ist, selbsttätig den Greifer eines Transportgeräts aus einer zum Aufnehmen bzw. Abgeben der auszuwechselnden Einheit nur angenähert richtigen Lage genau in die gewünschte Arbeitslage bezüglich der Einheit bzw. deren Einbaustelle zu bewegen.
Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemässe Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem Transportgerät verbundene Sensorvorrichtung zum Zusammenwirken mit einer der Maschine festzugeordneten Sendevorrichtung zur Lageortung eines Greifers des Transportgeräts bezüglich der Einbaustelle der Einheit der Maschine vorgesehen ist, und dass die Antriebsvorrichtung des Transportgeräts mittels des Ortungssignals der Sensorvorrichtung steuerbar ist, um den Greifer zur Einbaustelle zu bringen.
In vielen Fällen genügt es. wenn die Sensorvorrichtung den Abstand des Greifers von der Einbaustelle in einer Horizontalebene bestimmt und so über den entsprechend gesteuerten Antrieb den Greifer in Vertikalrichtung zur Dekkung mit der Einbaustelle bringt, wobei das dann meist noch notwendige Absenken des Greifers auf die Einbaustelle mittels zusätzlicher Steuermittel erfolgen kann.
Eine solche besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem in einer Horizontalebene gemessenen Abstand von der Einbaustelle der Einheit wenigstens ein senkrecht zur Ebene abstrahlender Richtstrahlsender vorgesehen ist, dem ein kreisrunder Sensor zugeordnet ist, der in vorbestimmtem, zum genannten Sensorabstand parallelem Abstand vom horizontal bewegbaren Greifer des Transportgeräts mit diesem verbunden ist, und der beim Passieren des Richtstrahls in Richtung senkrecht zu den genannten Abständen sowohl beim Eintritt als auch beim Austritt aus dem letzteren ein Signal an einen Rechner gibt,
der aufgrund der genannten Abstände und der Länge der vom Richtstrahl bestrichenen Sehne des Ringsensors sowie des Radialabstandes dieser Sehne vom Ringzentrum den momentanen Abstand des Greifers von der Einbaustelle berechnet und den Antrieb des Transportgeräts entsprechend steuert, bis der Greifer die gewünschte Lage bezüglich der Einbaustelle erreicht.
Üblicherweise genügt es wohl, wenn an der Maschine ein vertikal nach oben abstrahlender Sender und entsprechend ein in einer Horizontalebene bewegbarer Ringsensor vorgesehen sind; damit lässt sich der Greifer exakt über die Einbaustelle bewegen; ist zusätzlich ein horizontal abstrahlender Sender mit einer Vertikalebene bewegbarem Ringsensor vorgesehen, lässt sich auch die räumliche Relativlage von Greifer und Einbaustelle bestimmen. Voraussetzung für das Funktionieren der Einrichtung ist natürlich Bedingung, dass der Sensor vorgängig der automatischen Steuerung durch entsprechendes Bewegen des Transportgeräts in eine solche Ausgangslage gebracht wird, dass er beim linearen Bewegen in der Horizontalebene den Richtstrahl tatsächlich passiert, was durch Wahl eines genügend grossen Sensorringdurchmessers erleichtert wird.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 schematisch die einer Kunststoff-Spritzgiessmaschine zugeordnete Einrichtung.
Fig. 2 schematisch die beim Zusammenwirken von Sender und Sensor signalbestimmenden Grössen, und
Fig. 3-6 in grösserem Massstab und in Draufsicht die verschiedenen Arbeitsschritte der Einrichtung nach Fig. 1.
In der Zeichnung ist 1 die Spritzgiessmaschine, wobei die
Einbaustelle einer Arbeitseinheit der Maschine, z. B. der
Spritzform 2, in der Arbeitsachse 1 a der Maschine liegt. Das in diese Maschine einzusetzende Werkzeug 2 hängt an einem durch einen Motor 3a betätigbaren Greifer 3, der seinerseits an einem Träger 4 hängt. der vertikal verschiebbar von ei
nem Läufer 5 nach unten ragt. Dieser Läufer 5 ist mittels eines Elektromotors 6 längs einer zur Arbeitsachse la parallelen Horizontalachse auf einem Wagen 7 verschiebbar. Der Wagen 7 ist seinerseits mittels eines Elektromotors 8 quer zur Bewegungsrichtung des Läufers 5 auf einer Büchse 9 horizontal verschiebbar. Die von einem. zweckmässig wie gezeigt, fahrbaren Gerüst 10 getragene Büchse 9 übergreift in ihrer Arbeitslage die Maschine 1 so, dass der Greifer 3 durch entsprechendes Verschieben von Läufer 5 und Wagen 7 über die jeweils gewünschte Einbaustelle der Maschine 1 gebracht werden kann.
Ein zur Büchse 9 paralleler vom Träger 4 wegragender Tragarm 11 trägt an seinem freien Ende einen scheibenförmigen Sensor 12. Der Achsabstand p dieses in einer Horizontalebene liegenden Sensors 12 von der Arbeitsachse des Greifers 3 ist mit p bezeichnet. Der Ausgang dieses z. B. auf elektromagnetische Wellen, z. B. sichtbares Licht ansprechenden, Sensors 12 ist mit einem Rechner 13 verbunden, an den auch den beiden Motoren 6 und 8 zugeordnete Weggeber 6a und 8a (z. B. inkrementale Codeure) angeschlossen sind. Der Ausgang des Rechners 13 ist über ein Relais 14 mit den beiden Motoren 6 und 8 verbunden. An einem gegen das Gerüst 10 hin ragenden Ausleger 15 der Maschine list ein Sender 16 angebracht, der einen vertikal nach oben gerichteten Richtstrahl 17 jener elektromagnetischen Wellen, auf welche der Sensor 12 anspricht, auszusenden vermag.
Der Abstand des Richtstrahls 17 von der die Arbeitsachse la enthaltenden und damit die Einbaustelle des Werkzeugs 2 festlegenden Vertikalebene ist mit s bezeichnet.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung beim Einsetzen des Werkzeugs 2 in die Spritzgiessmaschine list im folgenden anhand der Fig. 2 bis 6 näher erläutert. Vorerst werden Fahrgerüst 10 und das durch den Greifer 3 das Werkzeug 2 tragende Transportgerät 5, 7 so neben der Ma schine 1 plaziert, dass der Sensor 12 bei einer Linearbewegung parallel zur Arbeitsachse 1 a der Maschine 1 den vom
Sender 16 abgegebenen Richtstrahl 17 passiert, d.h., dass der seitliche Abstand der Arbeitsachse des Greifers 3 von der Arbeitsachse 1 a der Maschine innerhalb des Wertes von pfsf d/2 liegt. In Fig. 3 ist eine solche Lage des Sensors 12 gezeigt. Mittels des Motors 6 wird nun der Greifer 3 und damit der Sensor 12 parallel zur Arbeitsachse la in Pfeilrichtung gegen den Sender 16 hin bewegt.
Erreicht die vorangehende Sensorkante den Richtstrahl 17 des Senders 16 (Fig. 4), erzeugt der Sensor ein Signal, das an den Rechner 13 weitergegeben wird; gleichzeitig beginnt der Rechner die Signale des entsprechenden Weggebers 6a zu registrieren.
Sobald der Sensor 12, der den Strahl 17 längs einer Kreissehne a passiert hat, mit seiner nachgehenden Kante den Strahl 17 verlässt, (Fig. 5) führt dies zu einem entsprechenden Signal im Rechner, der über das Relais 14 den Motor 6 stoppt.
wobei dem Rechner auch die meist unvermeidbare Nachlaufstrecke b des Sensors (Fig. 6) übermittelt wird. Aus diesen dem Rechner 13 zugeführten Daten und den in ihm gespeicherten Werten von p, s und d bestimmt der Rechner die durch die Werte y und x (Fig. 2) gegebenen Bahndaten für die Lage des Sensormittelpunktes zum Sender; damit werden nun die Elektromotoren 6a, 8a so gesteuert, dass das Transportgerät 5, 7 den Greifer 3 mit dem Werkzeug 2 genau über die Einbaustelle des Werkzeugs bewegt. Das Werkzeug kann nun (eventuell ebenfalls über eine die richtige Einbauhöhe festlegende Ortungsvorrichtung gesteuert) an die Einbaustelle abgesenkt werden. Es versteht sich, dass zwecks Entnahme einer Einheit aus der Maschine der Greifer 3 in genau gleicher Weise an die betreffende Einheit herangeführt werden kann.
Aus dem Vorangehenden ist ersichtlich, dass je nach Durchmesser d des Sensors 12 die Grobannäherung des Greifers 3 recht ungenau sein darf; unabhängig davon, längs welcher Sehne der Sensor den Richtstrahl passiert, wird der Rechner aus die ihm zugeführten bzw. in ihm gespeicherten Daten die Lagekoordinaten des Greifers bezüglich der Einbaustelle berechnen und das Transportgerät im Sinne der exakten Zuführung des Greifers bzw. der an ihm angeordneten Einheit zur Einbaustelle steuern. Aus jeder Ausgangslage innerhalb des durch die Sensorgrösse gegebenen Bereichs lässt sich somit automatisch und beliebig wiederholbar die genaue Lage des Greifers bezüglich einer Einbaustelle der Maschine bestimmen, und so der Greifer in die gewünschte Relativlage zur Einbaustelle bringen.
Wie schon erwähnt, sind durch Anordnung verschiedener Ortungssysteme der beschriebenen Art auch räumliche Relativlagebestimmungen möglich.
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PATENT CLAIMS
1. Device for transporting units of a working machine to and from, characterized in that a sensor device (12) connected to a transport device (3-7) for interacting with a transmitting device (16) permanently assigned to the machine (1) for locating a gripper ( 3) of the transport device with respect to the installation site of the unit of the machine, and that the drive device (6, 8) of the transport device can be controlled by means of the location signal of the sensor device in order to bring the gripper (3) to the installation site.
2. Device according to claim 1, characterized in that at a distance (s) measured in a horizontal plane from the installation site of the unit, at least one directional beam transmitter (16) radiating perpendicular to the plane is provided, to which a circular sensor (12) is assigned, which at a predetermined distance (p) parallel to the sensor distance from the horizontally movable gripper (3) of the transport device, and which, when passing the directional beam in the direction perpendicular to the said distances, signals a signal both when entering and exiting the latter to a computer (13),
who calculates the current distance of the gripper from the installation site based on the distances mentioned and the length of the ring sensor chord of the ring sensor, as well as the radial distance of this chord from the ring center, and controls the drive of the transport device accordingly until the gripper reaches the desired position with respect to the installation site.
3. Device according to claim 2, characterized in that on a bridge (9) spanning the machine (1) of a mobile scaffold (10) a carriage (7) which can be displaced transversely to the machine axis (la) and on this one along the machine axis ( la) displaceable rotor (5) are arranged, the gripper (3) and a support arm (11) carrying the sensor (12) being attached to a carrier (4) of the rotor (5), and the two drive motors (6; 8) are assigned to the runner and carriage displacement sensors (6a; 8a), which are connected to the computer (13) connected to the motors (6; 8) via a relay (14).
The present invention relates to a device for the transport of units to and from a work machine to be exchanged.
Tool or other work units of stationary work machines, e.g. B. injection molding machines, z. B. for maintenance purposes or change of the workpiece to be manufactured or machined and replaced by another. Devices of this type have been proposed which allow automatic decoupling or
Allow coupling of the unit to be replaced with the associated connecting elements of the machine, which can save considerable work and time for the removal and installation of the unit. The removal or delivery of the unit from or to the machine takes place by means of a crane, trolley or the like. Trans port device whose drive control requires considerable care and attention from the operating personnel in order to ensure that the z. B. to provide a gripper transport device on the unit or the correct position of the unit at the installation site of the machine. The amount of work and time required for this often recurring work is correspondingly large.
The present invention therefore aims at creating a device of the type mentioned, which is capable of automatically gripping a transport device from a position to pick up or drop off the unit to be replaced, which is only approximately correct in the desired working position with respect to the unit or its Move the installation site.
For this purpose, the device according to the invention is characterized in that a sensor device connected to a transport device is provided for interacting with a transmission device that is permanently assigned to the machine for locating a gripper of the transport device with respect to the installation location of the unit of the machine, and that the drive device of the transport device is provided by means of the location signal the sensor device is controllable in order to bring the gripper to the installation site.
In many cases it is enough. when the sensor device determines the distance of the gripper from the installation site in a horizontal plane and thus brings the gripper in the vertical direction to cover with the installation site via the correspondingly controlled drive, the then still necessary lowering of the gripper to the installation site being able to take place by means of additional control means.
Such a particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that at a distance from the installation point of the unit, measured in a horizontal plane, at least one directional beam transmitter radiating perpendicular to the plane is provided, to which a circular sensor is assigned, which is at a predetermined distance parallel to the sensor distance mentioned is connected to the horizontally movable gripper of the transport device, and which, when passing the directional beam in the direction perpendicular to the distances mentioned, gives a signal to a computer both when entering and exiting the latter,
who calculates the current distance of the gripper from the installation site based on the distances mentioned and the length of the ring sensor chord of the ring sensor, as well as the radial distance of this chord from the ring center, and controls the drive of the transport device accordingly until the gripper reaches the desired position with respect to the installation site.
Usually it is sufficient if a vertically upward emitting transmitter and correspondingly a ring sensor movable in a horizontal plane are provided on the machine; this allows the gripper to be moved precisely over the installation site; If a horizontally radiating transmitter with a ring sensor that can be moved vertically is also provided, the spatial relative position of the gripper and installation location can also be determined. A prerequisite for the functioning of the device is, of course, the condition that the sensor, prior to the automatic control, is brought into such a starting position by correspondingly moving the transport device that it actually passes the directional beam when moving linearly in the horizontal plane, which is made easier by selecting a sufficiently large sensor ring diameter becomes.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. The drawing shows:
Fig. 1 shows schematically the device associated with a plastic injection molding machine.
Fig. 2 shows schematically the quantities determining the interaction of transmitter and sensor, and
Fig. 3-6 on a larger scale and in plan view the various steps of the device according to Fig. 1st
In the drawing, 1 is the injection molding machine, the
Installation site of a working unit of the machine, e.g. B. the
Injection mold 2, in the working axis 1 a of the machine. The tool 2 to be used in this machine hangs on a gripper 3 which can be actuated by a motor 3a and which in turn hangs on a carrier 4. the vertically slidable from egg
a runner 5 protrudes downwards. This rotor 5 can be displaced on a carriage 7 by means of an electric motor 6 along a horizontal axis parallel to the working axis la. The carriage 7 is in turn horizontally displaceable by means of an electric motor 8 transversely to the direction of movement of the rotor 5 on a bush 9. The one. Appropriately as shown, mobile scaffold 10 carried bush 9 overlaps the machine 1 in its working position so that the gripper 3 can be brought over the respectively desired installation location of the machine 1 by correspondingly moving the rotor 5 and carriage 7.
A support arm 11 projecting parallel to the sleeve 9 from the carrier 4 carries at its free end a disk-shaped sensor 12. The center distance p of this sensor 12 lying in a horizontal plane from the working axis of the gripper 3 is denoted by p. The output of this z. B. on electromagnetic waves, e.g. B. responsive to visible light, sensor 12 is connected to a computer 13, to which the two motors 6 and 8 associated displacement sensors 6a and 8a (z. B. incremental codeure) are connected. The output of the computer 13 is connected to the two motors 6 and 8 via a relay 14. A transmitter 16 is attached to an extension 15 of the machine projecting against the scaffolding 10 and capable of emitting a vertically upward directional beam 17 of those electromagnetic waves to which the sensor 12 responds.
The distance of the directional beam 17 from the vertical plane containing the working axis la and thus determining the installation location of the tool 2 is denoted by s.
The operation of the device described when inserting the tool 2 in the injection molding machine is explained in more detail below with reference to FIGS. 2 to 6. For the time being, the mobile scaffold 10 and the transport device 5, 7 carrying the tool 2 by the gripper 3 are placed next to the machine 1 in such a way that the sensor 12 during a linear movement parallel to the working axis 1 a of the machine 1
Directional beam 17 emitted by the transmitter 16 passes, i.e. the lateral distance of the working axis of the gripper 3 from the working axis 1 a of the machine lies within the value of pfsf d / 2. Such a position of the sensor 12 is shown in FIG. 3. By means of the motor 6, the gripper 3 and thus the sensor 12 are moved parallel to the working axis la in the direction of the arrow towards the transmitter 16.
If the preceding sensor edge reaches the directional beam 17 of the transmitter 16 (FIG. 4), the sensor generates a signal which is passed on to the computer 13; at the same time, the computer begins to register the signals of the corresponding travel sensor 6a.
As soon as the sensor 12, which has passed the beam 17 along a circular chord a, leaves the beam 17 with its trailing edge (FIG. 5), this leads to a corresponding signal in the computer which stops the motor 6 via the relay 14.
whereby the mostly unavoidable overtravel distance b of the sensor (FIG. 6) is also transmitted to the computer. From this data supplied to the computer 13 and the values of p, s and d stored in it, the computer determines the path data given by the values y and x (FIG. 2) for the position of the sensor center to the transmitter; thus the electric motors 6a, 8a are now controlled so that the transport device 5, 7 moves the gripper 3 with the tool 2 exactly over the installation position of the tool. The tool can now (possibly also controlled via a locating device that determines the correct installation height) be lowered to the installation site. It is understood that for the purpose of removing a unit from the machine, the gripper 3 can be brought up to the unit in question in exactly the same way.
From the foregoing, it can be seen that, depending on the diameter d of the sensor 12, the rough approximation of the gripper 3 may be quite imprecise; Regardless of the chord along which the sensor passes the directional beam, the computer will calculate the position coordinates of the gripper with respect to the installation location from the data supplied or stored in it, and the transport device in terms of the exact feeding of the gripper or the unit arranged on it control to the installation site. From every starting position within the range given by the sensor size, the exact position of the gripper with respect to an installation point of the machine can thus be determined automatically and as often as desired, and thus the gripper can be brought into the desired relative position to the installation point.
As already mentioned, spatial relative position determinations are also possible by arranging different positioning systems of the type described.