CH683602A5 - Handhabungsvorrichtung. - Google Patents

Description

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CH 683 602 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Werkstücke sind beispielsweise Schaftfräser, Spiralbohrer usw., und soweit hier und im folgenden auf den «Durchmesser» Bezug genommen wird, ist immer der Schaftdurchmesser gemeint.

Bei der Fertigung solcher Schaftwerkzeuge ist es üblich, den innerbetrieblichen Transport in sogenannten Steckbrettern abzuwickeln. Das sind rechteckige Platten aus Holz, Kunststoff oder Metall mit Löchern, die in zueinander parallelen Reihen angeordnet sind und deren Bohrungsdurchmesser wenige Zehntel Millimeter grösser sind als die (genormten) Schaftdurchmesser. Der Rapport der Löcher ist unterschiedlich je nach den aufzunehmenden Werkstücken, doch ist der Lochabstand bei jedem Steckbrett in Längs- und Querrichtung nominell identisch.

Die Fertigungsbetriebe verwenden oft eine grosse Anzahl unterschiedlichster Steckbretter, und ebenso gibt es Unterschiede von Betrieb zu Betrieb (vgl. DE 8 716 159 U1).

In der Fertigung entnimmt eine Bedienungsperson die Werkstücke manuell, präsentiert sie einer Bearbeitungsvorrichtung und steckt sie manuell wieder zurück in das freigemachte Steckloch. Um diesen Vorgang zu automatisieren, ist es bekannt, einen Greifer zu verwenden, der mit den jeweiligen Werkstückachsen ausfluchtbar ist und dann den Vorgang der Entnahme und des Rückführens bewirken kann (vgl. EP 0 128 999 A1).

Bei einem handelsüblichen System ist dem Greifer ein Drehtisch mit Aufnahmelöchern zugeordnet, wobei die Koordinaten der einzelnen Löcher abgespeichert sind und nach Abruf das betreffende Loch angefahren werden kann. Die Werkstücke müssen also zunächst (manuell) in die Drehtische überführt werden, oder aber das gesamte innerbetriebliche Transport- und Handhabungswesen muss auf solche Drehtische abgestellt werden, was allerdings nachteilig ist, weil sie so gross und schwer sind, dass sie nur mit Kran oder Gabelstapler transportierbar sind (vgl. DE 3 507 598 A1).

Man hat auch versucht, den Greifer mit «Augen» zu versehen, so dass er sich die Ausfluchtposition selbst suchen kann. Solche Einrichtungen sind jedoch extrem aufwendig und allenfalls für stets ein und denselben Typ von Werkstück geeignet (vgl. F. Burghardt u.a.: «Flexibles Depalettiersystem», ZwF 84 (1989) 7, S. 368/372).

Eine Handhabungsvorrichtung, die die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist, ist aus der CH-PS 659 419 A5 bekannt, wobei die dort vorgesehene waagerechte Lage der Werkstücke auf Paletten als Äquivalent zu der Verwendung von Steckbrettern angesehen wird. Der Rapport zwischen den einzelnen Werkstücken ist dabei fest vorgegeben, und der Vorschub der Paletten ist an diesen Rapport angepasst.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit sehr geringem Aufwand aus Steckbrettern der eingangs definierten Gattung unabhängig vom Lochrapport

Werkstücke entnehmen und in sie zurückführen zu können.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst; die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Weiterbildungen dieses Konzepts. Es lässt sich zeigen, dass selbst bei der Nachrüstung vorhandener Bearbeitungsmaschinen mit der erfin-dungsgemässen Handhabungsvorrichtung der Aufwand sich innerhalb weniger Monate durch Wegfall der manuellen Handhabung amortisieren lässt.

Die Erfindung basiert auf den folgenden Überlegungen:

Kreuztische, die z.B. mittels Schrittmotoren gesteuert in zwei zueinander senkrechten Achsen verfahrbar sind, stehen als marktgängige preisgünstige Bauteile zur Verfügung. Die relativ zum Kreuztisch stationär angeordnete Abtasteinrichtung gelangt durch einen teils vorprogrammierten, teils aus Ausgangssignalen der Abtasteinrichtung abgeleiteten Verfahrvorgang des Kreuztischs in Abtastkontakt mit den Werkstücken bzw. deren Schäften, und aus den so erzeugten Abtastsignalen werden Steuersignale für die Kreuztisch-Verfahrbewegung abgeleitet derart, dass die Achse eines erfassten Werkstücks in Ausfluchtung mit dem Greifer gelangt.

Wie die nachstehende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels zeigt, sind die dafür erforderlichen Mess- und Verarbeitungsvorgänge bei geschicktem Aufbau der Vorrichtung sehr einfach.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen weitgebend schematisiert dargestellt und wird nachstehend im einzelnen erläutert.

Fig. 1 ist eine Teil-Seitenansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 ist eine Ansicht in Pfeilrichtung in der Ebene 2-2 der Fig. 1, und

Fig. 3 ist eine Teil-Draufsicht, teilweise weggebrochen, auf die Vorrichtung.

Der wesentliche und neue Bestandteil der Vorrichtung ist die mechanische Abtasteinrichtung, so dass sich die nachfolgende Beschreibung vor allem mit ihr befasst. Vom Greifer ist nur in Fig. 3 seine Achse 10 angedeutet; vom Kreuztisch ist nur eine Ecke eines auf ihm befestigten Steckbretts 12, bestückt mit Schaftwerkzeugen 14, dargestellt. Der Kreuztisch ist in einer ersten Richtung gemäss Pfeil 16 und in einer zweiten Richtung gemäss Pfeil 18 relativ zum Greifer und relativ zu der insgesamt mit 20 bezeichneten Abtasteinrichtung gesteuert verfahrbar.

Die Abtasteinrichtung 20 umfasst einen Sockel 22, zusammengeschraubt aus abgelängten Profilen. Beim Verschrauben werden zwei Blattfedern 24, 26 eingeklemmt, die vom Sockel nach oben ragen, wo in analoger Weise ein Messtisch 28 mit den Blattfedern verschraubt ist. Zwischen Sockel und Messtisch sitzen auf den Blattfedern aufgeschraubte Versteifungsklammern 30, 32; sie verhindern, dass die Blattfedern bei Auslenkung tordieren. Die Blattfedern ermöglichen eine begrenzte Verlagerung des Messtischs in und entgegen Richtung 18, ohne dass es zusätzlicher Führungen bedarf; diese Art

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der Abstützung ist nahezu reibungsfrei und unempfindlich gegen Verschmutzung.

Vor den Stirnseiten des Messtischs ragen mit dem Sockel verschraubte Traversen 34, 36 nach oben. Jede von ihnen trägt ein Positionierelement 38 und einen Positionsfühler 40. Die Positionierelemente umfassen jeweils eine Hülse, aus der ein Anschlagstift 42 herausragt; er wird von einer (nicht gezeigten) Feder gegen einen in der Hülse vorgesehenen Anschlag gedrückt. Die Lage der beiden Positionierelemente relativ zum Messtisch ist einstellbar mittels Einstellgewinde und Kontermutter; diese Lage wird so eingestellt, dass der Messtisch eine (mittlere) Neutralposition gerade spielfrei einnimmt. Bei einer Auslenkung des Messtischs in der oder entgegen der zweiten Richtung wirken die erwähnten Federn als Rückstellmittel.

Vom Messtisch 28 ragt ein Anschlagklotz 44 nach unten. Auf einer Seite liegt an ihm der Fühler eines induktiven Weggebers 46 an, der auf dem Sockel montiert ist. Solche Weggeber sind handelsüblich. Auf der anderen Seite steht der Anschlagklotz in Wirkverbindung mit einem Elektromagneten 50, wie er beispielsweise als handelsübliche Komponente von elektrohydraulischen Ventilen marktgängig ist. Bei Erregung des Magneten 50 wird der Anschlagklotz und mit ihm der Messtisch um eine vorgegebene Strecke, z.B. 4 oder 5 mm, in Richtung 18 verlagert.

Auf dem Messtisch 28 ist ein winkelförmiger Halter 52 befestigt. Sein horizontaler Schenkel 54 ist mit einem Langloch 56 und einer Anschlagleiste 58 versehen, so dass der Schenkel parallelverschieb-lich in oder entgegen Richtung 18 ist und mittels einer Knebelschraube 60 in einer gewünschten Position festlegbar ist. Der vertikale Schenkel 62 trägt eine Halteplatte 64, ebenfalls mit Langloch und Anschlagleiste 66 versehen, so dass die Halteplatte in einer gewünschten Vertikalposition mittels Knebelschraube 68 festlegbar ist.

An der Haltepiatte 64 ist ein Tastkopfträger 70 festgeklemmt. Er besteht einfach aus einer Stange aus Rundmaterial, die zwischen dem eingeklemmten Ende und einem Tastkopf 72 in der Vertikalebene 74 abgeflacht ist. Der Tastkopf hat die Form eines horizontal auskragenden flachen gleichschenkligen Dreiecks mit Flanken 76, 78. Auf der der Flanke 78 abgekehrten Seite der Stange weist diese eine zur Flanke 78 symmetrische Abflachung auf.

Auf dem Messtisch 28 ist ferner eine handelsübliche Messuhr 80 befestigt, deren Taster an dem horizontalen Schenkel 54 anliegt. Die Messuhr steht auf Null, wenn die Spitze des Dreiecks, von dem die Flanken 76 und 78 ausgehen, in der Ebene liegt, die sich parallel zu Richtung 16 erstreckt und von der Greiferachse 10 durchsetzt ist.

Die Positionsfühler 40 dienen als Sicherheitsschalter, weiche den Vorschub des Kreuzschlittens stillsetzen, wenn eine vorgegebene Auslenkung des Messtischs 28 überschritten wird.

Die Verarbeitungsschaltkreise für die Signale des Weggebers 46 sind nicht dargestellt. Ihren Aufbau kann der Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung des Funktionsablaufs ableiten.

Vor Beginn der Handhabungsabläufe wird der Halter so verstellt, dass der Tastkopf um das Mass des Nominalradius der abzutastenden Schäfte 14 in Richtung des Pfeiles 18 verlagert wird, was sich auf der Messuhr 80 ablesen lässt. Dabei steht der Messtisch natürlich in seiner Neutralposition. Die Höhenlage des Tastkopfes wird auf die Höhe des Steckbretts 12 derart eingestellt, dass der Tastkopf 72 dicht oberhalb der Löcher steht.

Ausgehend von einer Beladeposition des Kreuz-tischs, in der dieser frei zugänglich ist, wird nach Start-Signal eine Verfahrbewegung des Kreuztischs entgegen Richtung 16 bis in eine Endstellung durchgeführt, in der das von ihm getragene Steckbrett 12 dicht vor der Abtasteinrichtung 20 steht. Danach erfolgt eine Verfahrbewegung in Richtung des Pfeiles 18. Der Tastkopfträger 70 ist so lang, dass dabei der Tastkopf 72 etwa ausgefluchtet steht mit der der Abtasteinrichtung 20 abgekehrten Kante des Steckbretts.

Schliesslich stossen die Schäfte 14 der in Pfeilrichtung 18 führenden Lochreihe des Steckbretts an dem Tastkopfträger 70 an, so dass der Messtisch 28 ausgelenkt wird. Die Auslenkung wird über Klotz 44 auf den Weggeber 46 übertragen, der ein erstes Steuersignal abgibt. Aus diesem wird ein Befehl für die Kreuztischantriebssteuerung abgeleitet, in die Richtung entgegen Pfeil 18 zu verfahren, bis das genannte erste Signal verschwindet. Der Tastkopfträger liegt dann gerade an den Schäften 14 der ersten Lochreihe an. Dies löst eine Verfahrbewegung des Kreuztischs in Richtung des Pfeiles 16 aus, bis die Flanke 76 auf den ersten Schaft aufläuft, den Messtisch erneut auslenkt und damit ein zweites Signal erzeugt. Wenn der Kreuztisch in derselben Richtung weiterläuft, gleitet der Tastkopf wieder vom ersten Schaft ab, und das Verschwinden des zweiten Signals ergibt ein drittes Signal. Die Verarbeitungsschaltkreise ermitteln den zwischen diesen zweiten und dritten Signalen vom Kreuztisch zurückgelegten Weg (beispielsweise durch Auszählen der Schrittimpulse, wenn der Kreuztisch von Schrittmotoren angetrieben ist), und veranlassen erstens die Erregung des Elektromagneten 50 und zweitens ein Zurückfahren des Kreuztischs entgegen der Richtung 16 um diesen halben Weg zwischen zweitem und drittem Steuersignal. In dieser Position steht der Greifer ausgefluchtet mit der Achse des ersten Werkstücks, und der Magnet 50 hat dafür gesorgt, dass der Tastkopf 72 von dem betreffenden Loch hinreichenden Abstand hat, dass das Werkstück vom Greifer problemlos entnommen und zurückgesteckt werden kann. Danach wird der Magnet 50 entregt und der beschriebene Abtastvorgang wird erneut gestartet; die Startsignale werden dabei von der Bearbeitungsmaschine geliefert, der die Vorrichtung zugeordnet ist. Nach einem dem Lochrapport entsprechenden Verfahrweg des Kreuztischs stösst der Tastkopf 72 auf den zweiten Schaft der ersten Reihe, und der Vorgang wiederholt sich solange, bis die erste Lochreihe abgearbeitet ist.

Der Weg des Kreuztischs zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden zweiten Signalen wird abgespeichert und mit dem jeweils folgenden analogen

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Wert verglichen. Wenn die neue Weggrösse die vorhergehende um ein vorbestimmtes Mass, z.B. 50%, zu überschreiten beginnt (das heisst, das das Wegende markierende zweite Signal bleibt aus), signalisiert dies, dass die erste Lochreihe abgearbeitet ist. Daraus wird ein Steuersignal für den Kreuztisch abgeleitet, zunächst entgegen Richtung 18 um eine halbe solche Wegstrecke zwischen zwei aufeinanderfolgenden zweiten Signalen zu verfahren, damit der Tastkopf etwa in die Mitte zwischen erster und zweiter Lochreihe gelangt, und dann entgegen Richtung 16 zu verfahren, bis der Tastkopf wieder etwa über der der Einrichtung 20 abgekehrten Lochbrettkante steht. Erneut erfolgt ein Verfahren in Richtung 18 bis zur Anlage der Schäfte 14 der zweiten Lochreihe am Tastkopfträger 70, und die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich, bis die zweite Lochreihe abgearbeitet ist. Danach kommt die dritte Lochreihe dran, usw.

Bei sehr dicht gebohrten Lochreihen kann es passieren, dass der Tastkopf nicht genau genug mittig zwischen zwei Lochreihen steht und bereits beim Einlaufen in die «Gasse» mit seiner Flanke 78 oder der gegenüberliegenden Abflachung aufstösst; aus den entsprechenden Auslenkungen des Messtischs kann man dann Korrektursignale ableiten.

Der Weggeber braucht nur Ein-Aus-Signale (Signal vorhanden bzw. Signal verschwunden) zu liefern, was die Auswertung vereinfacht. Das bedingt allerdings das Vorhandensein der Messuhr 80 und die manuell vorzunehmende Einstellung der Vorrichtung auf den Schaftdurchmesser. Es ist aber auch möglich, die Messuhr wegzulassen und stattdessen die Höhe des Ausgangssignals von Weggeber 46 zwischen zweitem und drittem Signal zu erfassen, denn aus diesen drei Angaben lässt sich die Lage des Schaftachse aufgrund einfachster geometrischer Überlegungen bestimmen.

Der Fachmann erkennt, dass von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel im Rahmen der Definition des Patentanspruchs 1 abgewichen werden kann.

So kann man anstelle einer mechanisch arbeitenden Abtasteinrichtung natürlich auch an sich bekannte optische, induktive, kapazitive oder vergleichbare Abtasteinrichtungen vorsehen.

Auch ist die Erfindung nicht auf Steckbretter der meistverbreiteten Rechteckform beschränkt, sondern ebenso bei runden Steckbrettern anwendbar, bei denen die Löcher längs konzentrischer Linien nominell gleichen Abstands angeordnet sind und auf jeder solchen Kreislinie voneinander nominell gleichen Abstand aufweisen. In diesem Falle erfolgt zweckmässig die Verlagerung von Greifer und Abtasteinrichtung, die dann in Axialrichtung zwischen die Werkstücke eintaucht, in einer vorgegebenen Richtung radial bezüglich des Zentrums des Steckbretts, während der Tisch als Drehtisch ausgebildet ist, auf dem das Steckbrett koaxial angebracht wird. Auf diese Weise kann ein Lochkreis nach dem andern abgearbeitet werden. Aus der vorstehenden Erläuterung der Gewinnung und Verarbeitung der Abtastsignale im Falle rechteckiger Steckbretter kann der Fachmann ableiten, welche Abwandlungen vorzunehmen sind, um die Verlagerungsbewegungen bei solchen runden Steckbrettern zu steuern.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Handhabungsvorrichtung für in Löchern von =■ Steckbrettern abgestellte Werkstücke, umfassend:

- einen Tisch zur Aufnahme mindestens eines Steckbretts,

- einen oberhalb des Tisches angeordneten Greifer ? zum Entnehmen von Werkstücken aus den Löchern und Einsetzen von Werkstücken in die Löcher eines von dem Tisch getragenen Steckbretts,

- eine Antriebsanordnung zum Verlagern des Tisches und des Greifers relativ zueinander parallel zu der Tischebene,

- eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Antriebsanordnung derart, dass der Greifer mittels der Antriebsanordnung in Ausfluchtung mit ausgewählten Löchern bringbar ist, dadurch gekennzeichnet,

dass eine relativ zu dem Greifer ortsfeste Abtasteinrichtung für das Erfassen der Präsenz von Werkstücken und deren Achsposition und die Erzeugung entsprechender Eingangssignale für die Steuereinrichtung vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 für Steckbretter,

deren Löcher längs gerader Linien mit nominell gleichen Lochabständen in zwei zueinander senkrechten Richtungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass Tisch und Greifer relativ zueinander und parallel zu diesen Linien verlagerbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine mechanisch arbeitende Abtasteinrichtung.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung ein durch Auflaufen auf mindestens ein Werkstück auslenkbares Tastorgan aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastorgan einen stabförmi-gen Tastkopfträger umfasst, dessen Länge der Länge jeweils einer Stecklochreihe entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tisch zunächst in der zweiten Richtung bis zum Anliegen einer ersten Werkstückreihe an dem Tastkopfträger verfahrbar ist und dadurch ein erstes Steuersignal erzeugbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastkopfträger nahe seinem freien Ende einen Vorsprung aufweist, der durch Auflaufen auf ein Werkstück bei Verfahren des Kreuztischs in der ersten Richtung auslenkbar ist,

wodurch ein zweites Steuersignal erzeugbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Verschwinden der «■ Auslenkung ein drittes Steuersignal erzeugbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Verarbeitungsschaltkreise zum Bestimmen ^

der Werkstückachsposition aus dem Verfahrweg zwischen zweitem und drittem Signal und der Grösse der Auslenkung, oder aus dem Verfahrweg zwischen zweitem und drittem Signal und dem bekannten Werkstückdurchmesser.

10. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung

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nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch Verarbeitungsschaltkreise zum Bestimmen des Verfahrwegs zwischen zwei aufeinanderfolgenden zweiten Signalen, wobei nach Abtastung der ersten Stecklochreihe der Tisch um einen daraus abgeleiteten Teil-Verfahrweg in der zweiten Richtung verfahren wird und danach entgegen der ersten Richtung soweit verfahren wird, dass die zweite Werkstückreihe in Anlage an den Tastkopfträger durch erneutes Verfahren des Tischs in der zweiten Richtung gebracht und die zweite Reihe abgetastet werden kann.

11. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 1 für Steckbretter, deren Löcher längs konzentrischer Kreislinien angeordnet sind, die voneinander nominell gleiche Abstände haben, wobei die Löcher jeder Kreislinie voneinander nominell gleichen Abstand haben, dadurch gekennzeichnet, dass Tisch und Greifer relativ zueinander rotatorisch um das Zentrum der Kreislinien und ausserdem in einer Radialrichtung translatorisch verlagert werden können.

12. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung und der Greifer in einer vorgegebenen Richtung relativ zu einem Vorrichtungsgestell translatorisch gemeinsam verlagert werden können und dass der Tisch relativ zu dem Vorrichtungsgestell in einer von der vorgegebenen Richtung abweichenden Richtung verlagert werden kann.

13. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch Verarbeitungsschaltkreise zum Bestimmen des Verfahrwegs zwischen zwei aufeinanderfolgenden dritten Signalen, wobei nach Abtastung der ersten Stecklochreihe der Tisch um einen daraus abgeleiteten Teil-Verfahrweg in der zweiten Richtung verfahren wird und danach entgegen der ersten Richtung soweit verfahren wird, dass die zweite Werkstückreihe in Anlage an den Tastkopfträger durch erneutes Verfahren des Tischs in der zweiten Richtung bringbar ist und die zweite Reihe abgetastet werden kann.

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