DE10039149C2 - Vorrichtung zur schnellen lagegerechten Zuführung von Teilen - Google Patents
Vorrichtung zur schnellen lagegerechten Zuführung von TeilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur schnellen
lagegerechten Zuführung von Teilen, optional mit Aus
sortierung von Schlechtteilen.
Ursprünglich chaotisch orientierte Teile müssen für die Be
schickung von Maschinen gleichartig orientiert zugeführt
werden.
Bei vielen Teileklassen (z. B. näherungsweise rotationssym
metrische Teile wie Bolzen, Schrauben, Stifte) verlassen
die Teile die Bereitstellung in nur zwei möglichen Lage
arten (z. B. mit Kopf nach vorne oder nach hinten). In die
sem Fall besteht die Aufgabe darin, falsch herum orien
tierte Teile um 180 Grad zu drehen. Es gibt jedoch auch
die Aufgabe, ein Teil mehrfach um verschiedene Achsen um
90 Grad, 180 Grad oder andere feste Winkel zu drehen. Die
im folgenden aufgeführten Beispiele betreffen aus Gründen
der einfacheren Darstellung eine einzelne Drehung um
180 Grad. Eine entsprechende Realisierung mit anderen
Winkeln und eine Kaskadierung mehrerer Drehungen ergibt
sich in direkter Weise und wird in den Ansprüchen mit
aufgeführt.
Zur lagegerechten Zuführung von ursprünglich chaotisch ori
entierten Teilen werden bisher grundsätzlich die folgenden
Methoden angewandt:
- - Bei Rüttel-/Schwingförderern das Zurückwerfen falsch lie gender Teile in den Vorratsbehälter mittels mechanischer Schikanen (Nachteile: aufwendige teilespezifische Ent wicklung und Erprobung der Schikanen; bei 2 möglichen Lagearten durchschnittlich 50% Ausbringung, bei mehreren Lagearten noch weniger).
- - Erkennen falsch liegender Teile mittels allgemeiner Sen soren (z. B. Bildverarbeitungssystemen) und Zurückbeför dern dieser Teile. (Nachteil: bei 2 möglichen Lagearten durchschnittlich 50% Ausbringung, bei mehreren Lagearten noch weniger).
- - Ein Beispiel mit dem Aussortieren falscher und falsch liegender Teile mittels Bildverarbeitung ist DE 297 05 781 U1.
- - Erkennen falsch liegender Teile mittels Sensoren (z. B. Bildverarbeitungssystemen) und mechanisches Orientieren der Teile mittels Robotern oder Handhabungssystemen. (Nachteil: Roboter und Handhabungssysteme sind relativ langsam; daraus ergibt sich eine niedrige Ausbringung).
- - Erkennen falsch liegender Teile mittels Sensoren (z. B. Bildverarbeitungssystemen), Einführen der Teile in Wen deeinrichtungen und mechanisches Orientieren der falsch liegenden Teile um z. B. 180 Grad.
Ein Beispiel ist DE 198 31 588 A1: Es wird eine Wende
einrichtung eingesetzt, falsch liegende Teile werden
komplett gedreht.
Die letztgenannte Methode hat zwar den Vorteil, daß
falsch liegende Teile nicht zurückbefördert werden müs
sen, und die bekannten Wendeeinrichtungen sind zwar
schneller als Roboter oder Handhabungssysteme, sie sind
jedoch zu langsam für heutige Hochgeschwindigkeitsanfor
derungen bei Kleinteilen. Auch haben sich solche Lösun
gen in der Praxis von Seiten der Mechanik als kritisch
herausgestellt: aufgrund der zum Drehen erforderlichen
Zeit sind große Teileabstände erforderlich und damit
hohe Teilegeschwindigkeiten.
Das wiederum führt zu mechanischen Problemen (Klemmen
in der Wendeeinrichtung) und bei der Erkennung mittels
Sensor (schnelle Durchlauferkennung erforderlich; kein
Anhalten möglich aus Zeitgründen).
DE 43 03 867 A1 entspricht ebenso der letztgenannten
Vorgehensweise; das Teil wird durch ein Wenderad aufge
nommen und dann je nach Lageart ggf. um 180 Grad ge
dreht, und dann rückwärts aus dem Wenderad wieder
herausbefördert. Zu den geschilderten Nachteilen kommt
bei diesem Vorschlag noch der zusätzliche Geschwindig
keitsnachteil durch die Richtungsumkehr.
- - Erkennen falsch liegender Teile mittels Sensoren (Z. B.
Bildverarbeitungssystemen), richtig und falsch liegen
de Teile werden auf unterschiedlichen Bahnen weiterbe
fördert, wobei falsch liegende Teile auf ihrer Bahn
mittels Wendeeinrichtung um den erforderlichen Winkel,
typisch 180 Grad, gedreht werden.
Hierzu zählt beispielsweise EP 0 270 133 A2.
Die letztgenannte Methode hat zwar den Vorteil, daß falsch liegende Teile nicht zurückbefördert werden müs sen und den zusätzlichen Vorteil, daß richtig liegende Teile nicht durch die aufwendigere Sortiereirichtung hindurch müssen, jede Stecke kann somit für sich besser ausgelastet werden. Jedoch sind die Bearbeitungszeiten auf den verschiedenen Strecken unterschiedlich und da mit sind Pufferstrecken erforderlich, um die Teile wie der zusammenführen zu können und um eine gewisse Min destausbring gewährleisten zu können. Ohne Puffer strecke wird die Ausbringung wird durch die langsamere Wendestrecke vollkommen bestimmt. Die Zusammenführung erfordert eine weitere Vereinzelung. - - Erkennen falsch liegender Teile mittels Sensoren (z. B.
Bildverarbeitungssystemen), richtig und falsch liegende
Teile werden in unterschiedlicher Richtung weiterbeför
dert und anschließend wieder auf eine gemeinsame Bahn
zusammengeführt. Durch das Weiterführen in unterschied
liche Richtung ergibt sich ein Lageunterschied von
180 Grad.
Ein Beispiel hierfür ist US 5 133 636.
Nachteilig müssen Transport und ggf. Wenden jeweils komplett für ein Teil in einem Schritt erfolgen, sonst wäre das synchrone Zusammenführen bei der vorgeschla genen Anordnung nicht möglich. Befinden sich zu wen dende und nicht zu wendende Teile hintereinander vor der Zusammenführung der Bahnen, so ist das synchrone Zusammenführen nicht mehr möglich, da die Teile an der Zusammenführungsstelle kollidieren können.
Ziel der Erfindung ist es, bei 100% Ausbringung (also
ohne Zurückbefördern falsch liegender Teile), mit hoher
Geschwindigkeit die Teile lagegerecht zuzuführen bei. Ver
meidung der o. g. Probleme.
Erfindungsgemnäß wird die Aufgabe wie folgt gelöst:
Falsch liegende Teile werden um einen vorgegebenen Winkel ALPHA, vorzugsweise 180 Grad, gedreht, mit folgenden Merk malen:
Falsch liegende Teile werden um einen vorgegebenen Winkel ALPHA, vorzugsweise 180 Grad, gedreht, mit folgenden Merk malen:
- - Zweistufige Sortiermethodik: Die in falscher Orientie rung zugeführten Teile werden in einer ersten Sortiersta tion zunächst auf eine Parallelbahn geschleust, dort um ALPHA Grad gedreht und in den Teilefluß synchron wie der zurückgeführt.
- - Auf der Bahn mit den zu wendenden Teilen wird ein Wende rad (2) eingesetzt. Das Wenden geschieht nicht in einem Schritt um ALPHA, sondern in n kleineren Einzelschritten, mit n <= 2, die zusammen ALPHA ergeben. Mit jedem der Dreh-Einzelschritte wird ein neues Teil bearbeitet.
Eine dementsprechende allgemeine, erfindungsgemäße Realisie
rung ist in Fig. 1 mit Sortierbereich und Wendebereich dar
gestellt. Fig. 2 zeigt eine reine Vereinzelungseinheit.
Fig. 3 zeigt die Anordnung Fig. 1 aus der Seitenansicht.
Die zweistufige Sortiermethodik hat den Vorteil, daß auf
dem parallel geführten Band ausschließlich Teile mit fal
scher Orientierung vorliegen, so daß für das Drehen der
Teile eine "Gruppenlösung" erfolgen kann. Auf der Bahn
mit den zu wendenden Teilen wird nun ein sog. Wenderad 2
eingesetzt. Das Wenden geschieht nicht, wie naheliegend,
in einem Schritt um z. B. 180 Grad, sondern schrittweise,
in mehreren Einzelschritten, z. B. in 10 Schritten zu
je 18 Grad, allgenmein in kleineren, vorzugsweise unter
einander gleichen, Schritten, die zusammen den Winkel
ALPHA ergeben. Im Beispiel Fig. 3 ist ALPHA = 180 Grad,
mit n = 6 Einzelschritten zu je 30 Grad (n = 5 in Fig. 1)
In jedem der Dreh-Einzelschritte wird ein neues Teil
bearbeitet, es wird also mit jedem der Dreh-Einzel
schritte ein Teil in das Drehrad aufgenommen und ein
anderes Teil ausgegeben.
Dies hat für die Gesamtausbringung den wesentlichen Vor
teil, daß Zeitverlust nur in den ersten Sekunden des
Systemanlaufs entsteht, - nämlich bis das Wenderad 2
völlig bestückt ist -, danach wird bei jedem (z. B.
18-Grad-) Wendetakt ein Teil ausgebracht und kann
synchron in die erste Analysespur zurückgeführt werden.
Die pro Ausbringungstakt für das Wenden erforderliche
Bewegung wurde damit um eine Größenordnung reduziert!
Nach dem Stand der Technik wird unter Verwendung eines
Wenderads das Teil IN EINEM SCHRITT um den Winkel ALPHA
gedreht. Erfindungsgemäß wird hier das Teil in mehreren
Schritten, die zusammen den Winkel ALPHA ergeben, gedreht,
wobei mit jedem dieser Schritte ein neues Teil in das Wen
derad kommt und eines das Wenderad verläßt; ein bestimmtes
Teil verläßt die Wendeeinheit also erst nach ALPHA/n
Dreh-Einzelschritten, also nachdem bereits n Teile das
Wenderad verlassen haben.
Dreh-Einzelschritte werden nur vorgenommen, wenn ein zu
drehendes Teil kommt. Für vorab richtig orientierte Teile
entfällt der Dreh-Einzelschritt.
Vor dem Sortieren ist je nach Teileklasse eine Vereinze
lung erforderlich, insbesondere dann, wenn sich andernfalls
beim nachfolgenden Sortiervorgang die Teile verhaken können.
Eine Teilezuführung besteht also aus einer Kaskadierung
von folgenden Modultypen:
- - Vereinzeln (kann je nach Teileart auch entfallen).
- - Sortieren (kann je nach Aufgabenstellung mehrmals auftre ten).
- - Wenden (kann je nach Aufgabenstellung mehrmals auftreten).
Das Sortieren kann entsprechend dem Stand der Technik mit
sich hin und her bewegenden Aktoren (Vorwärtsbewegung zum
seitlichen Ausbringen; Rückwärtsbewegung erforderlich, um
den Aktor in die Ausgangsposition zurückzubringen).
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Sortieren
erfindungsgemäß mit einem Sortierrad 4 realisiert, wie im
folgenden Absatz gemeinsam mit der Wendeeinrichtung be
schrieben: Vorteil der Realisierung mit Sortierrad 4 ist,
daß eine Rückwärtsbewegung entfällt, da nach der Drehung
gleich wieder eine freie Sortierposition zur Verfügung
steht.
In der bevorzugten Realisierung schlägt das zu sortie
rende Teil an dem Wenderad 2 an (nicht notwendigerweise
mit Schwerkraft), wie in Fig. 2 1 und Fig. 3 gezeigt. Steht
es falsch herum, so bleibt das Sortierrad 4 stehen und
das Wenderad dreht sich so weit, daß das Teil in das
Wenderad hineinfallen kann (andernfalls dreht sich nur
das Sortierrad 4, damit das Teil geradeaus nach unten
fallen kann).
Es ist jedoch auch möglich, daß das Teil auf dem
Sortierrad 4 anschlägt (Sortierrad in Zwischenstellung).
Vorteil dieser Vorgehensweise ist, daß das Teil in dieser
Stellung bei Verwenden mit einer transparenten Führung
vollständig sichtbar ist.
Eine erfindungsgemäße Realisierung ist in Fig. 1 mit Sor
tierbereich und Wendebereich dargestellt, wobei in dem ge
zeigten Beispiel der Transport alleine durch die Schwer
kraft geschieht.
In der dargestellten Form sitzt das zu sortierende Teil
auf dem Wenderad 2 auf; Mit der integrierten Bildauswer
tung oder einem anderen Sensor 1 (Kamera-Symbol) wird die
Lageart des Teils erkannt. Dies geschieht anhand der
Teilegeometrie, die oberhalb oder unterhalb des Sortier
rades 4 sichtbar ist.
In diesem Beispiel ist eine Gut-Schlecht-Entscheidung di
rekt in die Sortierung integriert.
Abhängig vom Ausgangssignal des Sensors/der Kameraauswer
tung 1 wird entweder das Sortierrad 4 in die eine oder in
die andere Richtung gedreht, (in die eine Richtung für rich
tig liegende Gutteile, in die andere für Schlechtteile), für
falsch liegende Gutteile wird das Wenderad 2 gedreht, so daß
das Teil zum Wenden in die nächste Öffnung des Wenderads 2
fällt.
Das Aussortieren von Schlechtteilen ist eine Zusatzoption.
Muß das Teil zur Sortierung vollkommen sichtbar sein, so
ist es auch möglich, das Teil auf dem Sortierrad 4 direkt
aufsitzen zu lassen, (es steht zwischen 2 Löchern auf), um
es anschließend in 2 Schritten zu drehen (einmal zum Herein
fallen in das Sortierrad 4, und ggf. noch einmal zum eigent
lichen Sortieren). Der Lochabstand ist so zu wählen, daß
das nächste Teil wieder zwischen die Löcher zu stehen kommt.
Die Vorvereinzelung kann mit konventionellen Mitteln er
folgen oder erfindungsgemäß mit einer Drehrad-Technik, wie
in Fig. 2 dargestellt: Diese Vereinzelungseinheit arbeitet
ebenfalls mit Kamera; das Transportrad dreht sich solange,
bis das Teil in Sollposition steht.
Die Erfassung der Lageart durch einen Sensor geschieht vor
der Sortiereinrichtung; dies kann wahlweise in bekannter
Weise im Durchlauf realisiert werden oder im Stillstand
des Teils.
Die Realisierung im Stillstand kann durch einen Anschlag
realisiert werden, wobei bevorzugt direkt die Sortierein
richtung 4 oder direkt das Wenderad 2 als Anschlag verwen
det werden kann.
Zusammenfassend können wesentliche Vorteile dieser neuen
Anordnung genannt werden:
- - falsch herum liegende Teile werden nicht, wie üblich, aus geworfen und in den Vorratsbehälter zurückgeworfen (Aus beute durchschnittlich 50%), sondern ohne Taktzeitverlust direkt gewendet.
- - Auch größere Teile können ohne Taktzeitverlust gewendet werden, da das Wenden in mehreren kleinen Schritten, pa rallel mit dem Sortieren erfolgt. Gegenüber z. B. DE 43 03 867 A1, wo ebenfalls ein Wenderad verwendet wird, das Wenden jedoch in einem Schritt erfolgt, ergibt sich ein wesentlicher Geschwindigkeitsvorteil: Nach DE 43 03 867 A1 bewegt sich das Teil in das Wenderad hi nein und, gegebenenfalls nach Wenden, in der Gegenrichtung gleich wieder heraus, bevor ein weiteres Teil hineinkom men kann. Es muß also, falls es je nach Lage gewendet werden muß, im Ausbringungstakt mit einem einzigen Schritt komplett gewendet werden. Nach DE 43 03 867 A1 muß Preßluft eingesetzt werden, um in einem Takt das Teil schnell genug einzubringen, voll zu drehen, und auszu bringen. Bei dem hier vorliegenden Gerät wird in jedem Takt
- - das Wenderad nur um einen kleinen Winkel gedreht,
- - gleichzeitig ein Teil in das Drehrad eingebracht und ein
anderes ausgebracht,
mit dem sich daraus ergebenden Geschwindigkeitsvorteil. - - Vereinzeln, Sortieren und Wenden geschehen zu fast 100% gleichzeitig.
- - Einbringen in die Wendeeinrichtung und Ausbringen aus der Wendeeinrichtung erfolgen gleichzeitig.
- - Der Transport geschieht nur mit Schwerkraft, und ist dem entsprechend preiswert.
- - Das Sortieren mit Rädern in der angegebenen Weise führt dazu, daß keine leeren Rückwärts-Bewegungen gemacht werden müssen.
- - Eine Staustrecke ist nicht mehr erforderlich. Der Takt kann in einfacher Weise an den Takt der die Teile abnehmenden Maschine angepaßt werden.
- - Aufgrund der durchweg getakteten Arbeitsweise kann die Steuerung der Mechanik und die Bildverarbeitung grundsätz lich vom gleichen Rechner übernommen werden.
- - Bilderfassung im Stillstand.
- - Die Anordnung ist MODULAR, mit signifikanten Vorteilen:
- 1. Vereinzeln, Sortieren und Wenden geschieht mechanisch unabhängig voneinander; die betreffenden Stationen kön nen unabhängig voneinander realisiert werden, ohne Taktzeitverlust.
- 2. Die Stationen selbst bestehen alle aus einem Rad und einem Schrittmotor; die elektrische Ansteuerung ist einheitlich, dies führt zu entsprechender Vereinfachung bei der Benutzerführung zur Systemintegration sowie zu Kostenvorteilen (hoher Gleichteileanteil).
- 3. Vereinzelungs-, Sortier- und Wendestationen können in beliebiger Anzahl und Reihenfolge kaskadiert werden, ohne Taktzeitverlust. Beispiel: Nachsortierung nach dem Drehen nach weiteren Gesichtspunkten.
- 4. Aufgrund des einheitlichen Ansatzes ist es möglich, eine für eine bestimmte Teileart zugeschnittene Lösung zu realisieren, alleine durch Auswahl von (ggf. vorge fertigten) Standard-Rädern nach Teilung, Lochgröße und Scheibendicke, sowie von Führungsrohren nach Durchmes ser.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Sortierung von Teilen nach Lageart mittels
Sensor (1), mit Drehung der falsch liegenden Teile um einen
vorgegebenen Winkel ALPHA, vorzugsweise 180 Grad, mit
folgenden Merkmalen:
- - Zweistufige Sortiermethodik: Die in falscher Orientie rung zugeführten Teile werden in einer ersten Sortiersta tion zunächst auf eine Parallelbahn geschleust, dort um ALPHA Grad gedreht und in den Teilefluß synchron wie der zurückgeführt.
- - Auf der Bahn mit den zu wendenden Teilen wird ein Wende rad (2) eingesetzt. Das Wenden geschieht nicht in einem Schritt um ALPHA, sondern in n kleineren Einzelschrit ten, mit n <= 2, die zusammen ALPHA ergeben. Mit jedem der Dreh-Einzelschritte wird ein neues Teil bearbeitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit folgenden Merkmalen:
Das zu sortierende Teil schlägt an dem Wenderad (2) an, mit dem Sensor (1) wird in dieser Teilestellung die Lage art des Teils erkannt.
Abhängig vom Ausgangssignal des Sensors (1) wird entweder die Sortiereinrichtung betätigt, für richtig liegende Teile, oder das Wenderad (2) wird gedreht, für falsch liegende Teile.
Das zu sortierende Teil schlägt an dem Wenderad (2) an, mit dem Sensor (1) wird in dieser Teilestellung die Lage art des Teils erkannt.
Abhängig vom Ausgangssignal des Sensors (1) wird entweder die Sortiereinrichtung betätigt, für richtig liegende Teile, oder das Wenderad (2) wird gedreht, für falsch liegende Teile.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit folgenden Merkmalen:
Das zu sortierende Teil schlägt an der Sortiereinrichtung (4) an, mit dem Sensor (1) wird in dieser Teilestellung die Lageart des Teils erkannt.
Nach der Lageerkennung wird das Teil in 2 Schritten ge dreht, einmal zum Hereinfallen in das Sortierrad 4, ein mal zum eigentlichen Sortieren, abhängig vom Ausgangs signal des Sensors (1).
Das zu sortierende Teil schlägt an der Sortiereinrichtung (4) an, mit dem Sensor (1) wird in dieser Teilestellung die Lageart des Teils erkannt.
Nach der Lageerkennung wird das Teil in 2 Schritten ge dreht, einmal zum Hereinfallen in das Sortierrad 4, ein mal zum eigentlichen Sortieren, abhängig vom Ausgangs signal des Sensors (1).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit
folgendem Merkmal:
Als Sortiereinrichtung wird ein Sortierrad (4) verwendet.
Als Sortiereinrichtung wird ein Sortierrad (4) verwendet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Transport durch Schwer
kraft erfolgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich, mit der gleichen
Sortiereinrichtung (4), eine Gut-Schlecht-Sortierung
realisiert ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer
Vorvereinzelung, gekennzeichnet durch
den Einsatz eines Sensors (5),
den Einsatz eines abhängig vom Sensorsignal betätigten Drehrads (3).
den Einsatz eines Sensors (5),
den Einsatz eines abhängig vom Sensorsignal betätigten Drehrads (3).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vereinzelungseinheit nahe bei der Sortiereinheit
liegt und daß die Sensoren (1, 5) durch eine einzige
Bildauswerungs-Kamera mit entsprechend großem Bildfeld
realisiert sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn
zeichnet durch die Kaskadierung mehrerer Sortierstatio
nen und/oder Wenderäder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000139149 DE10039149C2 (de) | 2000-08-05 | 2000-08-05 | Vorrichtung zur schnellen lagegerechten Zuführung von Teilen |
Applications Claiming Priority (1)
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DE2000139149 DE10039149C2 (de) | 2000-08-05 | 2000-08-05 | Vorrichtung zur schnellen lagegerechten Zuführung von Teilen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10039149A1 DE10039149A1 (de) | 2002-02-21 |
DE10039149C2 true DE10039149C2 (de) | 2003-03-20 |
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ID=7652042
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DE2000139149 Expired - Fee Related DE10039149C2 (de) | 2000-08-05 | 2000-08-05 | Vorrichtung zur schnellen lagegerechten Zuführung von Teilen |
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DE (1) | DE10039149C2 (de) |
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- 2000-08-05 DE DE2000139149 patent/DE10039149C2/de not_active Expired - Fee Related
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