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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Handhabung von Bauteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine solche Vorrichtung dient als sogenannter ”Pick- and Place-Automat” zur Bestückung von Werkstücken mit Bauteilen.
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Aus der
DE 44 37 364 A1 ist ein System zur Bearbeitung und/oder Montage von Werkstücken bekannt, an dessen Gestell mehrere Bearbeitungsstationen angeordnet sind. Die Werkstücke sind in Werkstückträger aufgenommen und werden mittels der auf einer Werkstückträgerbahn im Gestell bewegten Werkstückträger zu den Bearbeitungsstationen transportiert. Als Antrieb für die Werkstückträger dient ein endloses und über zwei Umlenkrollen geführtes Transportband, an das die Werkstückträger angekoppelt sind.
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Beispielsweise kann es sich bei einer der Bearbeitungsstationen um einen ”Pick- and Place-Automaten” handeln. Eine derartige Vorrichtung zur Handhabung von Bauteilen ist wiederum aus der
DE 32 35 139 A1 bekannt und besitzt drei verschwenkbare Arme. Am Arm befindet sich jeweils ein Greifer für das Bauteil. Der Greifer ist wiederum zwischen zwei Stellungen mittels des Armes bewegbar. Die Vorrichtung arbeitet dadurch in der Art eines Mehrfachgreifers bei Bestückung des Werkstückträgers mit den Bauteilen.
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Aufgrund des Mehrfach-Greifers ist die Taktzeit, mit der die Vorrichtung arbeitet, verringert. Es hat sich dabei jedoch herausgestellt, daß die beiden Stellungen vom Mehrfachgreifer nicht gleichzeitig mit der erforderlichen Genauigkeit eingenommen werden. Diese Schwierigkeiten können wiederum zur Herabsetzung der Taktzeit der Vorrichtung führen sowie Ausschuß bei den bestückten Werkstücken nach sich ziehen.
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Weiter ist in der
DE 36 11 806 C2 ein Greifer für einen Bestückungsautomaten beschrieben. Zur Bewegbarkeit des Greifers ist dieser an einer Halterung schwimmend gelagert.
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Schließlich ist bei einer mit einem Einfach-Greifer arbeitenden Handhabungsvorrichtung nach der
DE 24 45 559 A1 bekannt, Zentriermittel am Greifer zu dessen Positionierung vorzusehen. Näheres im Hinblick auf das Zusammenwirken zwischen dem Zentriermittel und dem Arm für den Greifer, insbesondere zur Lagerung des Greifers am Arm, ist dieser Offenlegungsschrift jedoch nicht zu entnehmen.
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Der Erfindung liegt ausgehend von der
DE 32 35 139 A1 die Aufgabe zugrunde, eine wenigstens einen Doppelgreifer aufweisende Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß die Genauigkeit der vorn Greifer eingenommenen Stellungen in einfacher Art und Weise verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Greifer schwimmend am zugehörigen Arm gelagert und der jeweiligen Stellung des Greifers sind justierbare Zentriermittel zugeordnet. Das Zentriermittel weist wenigstens einen Zentrierstift auf. Die Zentriermittel sind justierbar ausgestaltet, wozu der Zentrierstift in einem zweidimensional verschiebbaren Träger angeordnet ist. Die Zentriermittel wirken mit dem Greifer derart zusammen, daß der Greifer am Ende der Bewegung lagerichtig in der einzunehmenden Stellung positioniert ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bevorzugterweise ist der Greifer mittels eines Luftkissens schwimmend am Arm gelagert. Zweckmäßigerweise wird das Luftkissen durch Preßluft erzeugt. Ebensogut kann der Greifer jedoch auch mittels eines Gleitelements schwimmend am Arm gelagert sein.
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In Weiterbildung der Erfindung wirkt der Greifer mit dem Zentrierstift bei der Bewegung, bei der es sich insbesondere um eine Absetzbewegung handelt, in die einzunehmende Stellung zusammen. Hierzu kann der Zentrierstift in eine dazu korrespondierende Ausnehmung am Greifer hineinragen.
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Der Träger kann wiederum in einer U-förmigen Halterung gelagert sein. Weiter ist beispielsweise eine Vorspannung mittels Federn auf den Träger ausübbar. Schließlich ist der Träger mittels Justierschrauben zur Justierung des Zentrierstiftes einstellbar.
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Die Arme der Handhabungsvorrichtung können zur Durchführung einer Drehbewegung sowie eines Vertikalhubs ausgebildet sein. Dabei ist das Bauteil von einer Zuführung mittels des Greifers aufnehmbar, danach von der Zuführung zu einem Werkstück verschwenkbar und anschließend auf das Werkstück absetzbar. Zweckmäßigerweise wird die Dreh- und Hubbewegung der Anne mittels Pneumatik- und/oder Hydraulikzylinder bewirkt. Ebensogut kann die Dreh- und Hubbewegung der Arme auch mittels eines kurvengesteuerten Antriebs bewirkt werden.
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Die erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung läßt sich vorteilhafterweise in einer weiteren Vorrichtung zur Bearbeitung und/oder Montage von aus elektrischen Schalterbedienfeldern o. dgl. bestehenden Werkstücken einsetzen. Eine derartige Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung weist ein endloses und über zwei Umlenkrollen geführtes Transportband auf. An das Transportband sind Werkstückträger zur Aufnahme der Werkstücke angekoppelt, und die Werkstückträger werden auf einer Werkstückträgerbahn mittels des Transportbandes bewegt. Die Erfindung gibt weiterhin Hinweise zur näheren Ausgestaltung einer solchen Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung.
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Zur Verringerung der Reibung zwischen den Werkstückträgern und der Werkstückträgerbahn kann die Werkstückträgerbahn als Rollenbahn ausgebildet sein, so daß die Werkstückträger auf Rollen bewegt werden. Zweckmäßigerweise besteht die Rollenbahn aus Wälzlagern und/oder aus Kugeln. Dabei bietet es sich an, die Wälzlager auf dem geraden Streckenabschnitt der Rollenbahn und die Kugeln auf dem gebogenen, im Bereich der Umlenkrollen befindlichen Streckenabschnitt der Rollenbahn anzuordnen. Bevorzugterweise sind dann die Werkstückträger in kompakter Bauweise ohne Rollen ausgebildet.
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Die ein Gestell zur Befestigung der Bearbeitungsstationen aufweisende Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung läßt sich kostengünstig ausgestalten, indem die Bearbeitungsstationen im wesentlichen als Modul mit gleichem Maß ausgebildet sind. Das Modul ist jeweils auf einem Modulträger angeordnet, wobei der Modulträger am Gestell ansteckbar ausgewechselt werden kann. Das Auswechseln kann beispielsweise mittels eines Hubwagens mit einer Gabel erfolgen.
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Zweckmäßigerweise sind weiterhin am Gestell und am Modulträger zueinander korrespondierende Steckverbinder für Zuleitungen, wie für elektrische Spannung und Druckluft, angeordnet. Schließlich können Fixiermittel zur Vorzentrierung und Fixierung am Gestell und am Modulträger befindlich sein, derart daß der Modulträger zum Gestell fixierbar ist. Nach der Fixierung bietet es sich an, den Modulträger mittels Spannelementen mit dem Gestell zu verbinden.
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Für die Herstellung empfindlicher Werkstücke läßt sich die Werkstückträgerbahn der Bearbeitungs- und/oder Montagevorrichtung als eine Art Kanal zur Aufnahme der Werkstückträger ausbilden. Der Kanal kann unter Unter- und/oder Überdruck setzbar sein, um so das Einwirken von Schadstoffen auf die Werkstücke bei der Bearbeitung und/oder Montage zu verhindern.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Genauigkeit der Stellungen für den Greifer unter guter Wiederholgenauigkeit mit einfachen und kostengünstigen Mitteln verbessert ist. Dadurch kann die Vorrichtung mit geringeren Taktzeiten betrieben werden, was deren Leistung steigert. Weiterhin lassen sich die Greifer des Doppelgreifers getrennt in einfacher Art und Weise justieren, was die Rüstzeit für die erfindungsgemäße Vorrichtung reduziert. Zudem wird der Ausschuß an Werkstücken bei deren Bestückung verringert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 schematisch eine als Bearbeitungsstation in einem Montagesystem angeordnete Vorrichtung zur Handhabung von Bauteilen entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine vergrößerte Darstellung der Detailansicht II aus 1,
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3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 aus 2,
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4 schematisch eine Vorrichtung zur Handhabung von Bauteilen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
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5 eine schematische Draufsicht auf die Gesamtanordnung eines Montagesystems und
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6 eine modulartig ausgebildete Bearbeitungsstation in Seitenansicht.
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In 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Handhabung von Bauteilen zu sehen, die zwei verschwenkbare Arme 2, 3 aufweist. An jedem Arm 2, 3 befindet sich ein Greifer 4, 5 für die Aufnahme des Bauteils, das zu bestücken ist. Der Greifer 4, 5 ist zwischen zwei Stellungen mittels des Armes 2, 3 bewegbar. Dabei ist die eine Stellung diejenige, in der sich der Greifer 4 befindet, und die andere Stellung ist diejenige, in der sich der Greifer 5 befindet. Vorliegend handelt es sich bei der Vorrichtung 1 somit um ein mit einem Doppelgreifer 4, 5 versehenes ”Pick- and Place”-System, dessen Arme 2, 3 um 180 Grad derart verschwenkbar sind, daß jeder Greifer 4, 5 eine 0°- sowie eine 180°-Position einnehmen kann. Selbstverständlich kann die Vorrichtung 1 auch mit mehr als zwei Armen 2, 3 sowie Greifern 4, 5 zu einem Mehrfachgreifer-System ausgerüstet werden und/oder die Anne 2, 3 mitsamt den Greifern 4, 5 können mehr als zwei Stellungen einnehmen.
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Die Vorrichtung 1 ist als eine Bearbeitungsstation in einem Montagesystem 10 angeordnet. Das Montagesystem 10 besitzt ein Gestell 11 zur Aufnahme der einzelnen Bearbeitungsstationen. An der Oberseite des Gestells 11 werden Werkstückträger 12, in denen die Werkstücke 13 aufgenommen sind, zu den einzelnen Bearbeitungsstationen transportiert. In der Vorrichtung 1 wird das Werkstück 13 mit Bauteilen bestückt.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung 1 ist nun je Arbeitstakt wie folgt. Die Arme 2, 3 sind zur Durchführung einer Drehbewegung sowie eines Vertikalhubs ausgebildet. Dadurch ist das Bauteil von einer Zuführung 14, wobei die Bauteile beispielsweise mittels eines Gurts zugeführt werden, mittels des Greifers 5 in der einen, rechts in 1 befindlichen Stellung des Arms 3 aufnehmbar. Danach wird der Greifer 5 von der Zuführung 14 abgehoben und der Arm 3 um 180 Grad in die andere, links in 1 befindliche Stellung zum Werkstück 13 auf dem Werkstückträger 12 mittels einer Drehbewegung verschwenkt. Anschließend ist der Greifer 5 mittels des Vertikalhubs in Richtung zum Werkstückträger 12 bewegbar, so daß der Greifer 5 das Bauteil auf dem Werkstück 13 absetzen kann. Gleichzeitig hebt der Greifer 4 vom Werkstückträger 12 ab und wird mittels des Arms 2 von der in 1 links befindlichen in die rechts befindliche Stellung verschwenkt, wo mittels des Vertikalhubs ein neues Bauteil vom Greifer 4 von der Zuführung 14 aufgenommen wird. Im nächsten Arbeitstakt wiederholt sich dieser Vorgang, wobei nunmehr die Stellungen der Arme 2, 3 gegenüber dem vorangegangenen Arbeitstakt vertauscht sind.
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Zur exakten Positionierung der Greifer 4, 5 sowohl in der 0°- als auch in der 180°-Position ist erfindungsgemäß der Greifer 4, 5 mittels einer Platte 6 schwimmend am Arm 2, 3 gelagert, wie insbesondere der 2 zu entnehmen ist. Der jeweiligen Stellung sind justierbare Zentriermittel 7 in der Vorrichtung 1 zugeordnet. Die Zentriermittel 7 wirken mit dem Greifer 4, 5 derart zusammen, daß der Greifer 4, 5 am Ende seiner Bewegung lagerichtig in der jeweiligen Stellung 0° beziehungsweise 180° positioniert ist.
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In weiterer Ausgestaltung kann die Platte 6 für die Halterung des Greifers 4, 5 mittels eines Luftkissens schwimmend am Arm 2, 3 gelagert sein. Zweckmäßigerweise wird das Luftkissen durch Preßluft erzeugt. In einer anderen Ausgestaltung ist die Platte 6 für den Greifer 4, 5 mittels eines Gleitelements schwimmend am Arm 2, 3 gelagert.
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Das Zentriermittel 7 weist in einer Weiterbildung wenigstens einen Zentrierstift 8 auf. Vorliegend sind vier Zentrierstifte 8 im Zentriermittel 7 angeordnet, wie näher aus 3 entnommen werden kann. Mit dem Zentrierstift 8 wirkt dann der Greifer 4, 5 bei seiner Bewegung in die jeweilige Stellung zur exakten Positionierung zusammen. Das Zusammenwirken beginnt zweckmäßigerweise bei der Absetzbewegung des Greifers 4, 5.
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Zur Zusammenwirkung ragt bevorzugterweise der Zentrierstift 8 in eine dazu korrespondierende, in 2 sichtbare Ausnehmung 9 hinein. Die ein weiteres Bestandteil des Zentnermittels 7 bildende Ausnehmung 9 kann sich am Greifer 4, 5 beziehungsweise au der Platte 6 befinden.
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Die nähere Ausbildung des Zentnermittels 7 ist in 3 zu sehen. Der Zentrierstift 8 ist in einem zweidimensional verschiebbaren Träger 15 befindlich, wobei der Träger 15 seinerseits in einer U-förmigen Halterung 16 gelagert ist. An der Halterung 16 befinden sich Federn 17, die eine Vorspannung auf den Träger 15 ausüben. Weiter befinden sich in der Halterung 16 auf den Träger 15 einwirkende Justierschrauben 18, so daß der Träger 15 mittels der Justierschrauben 18 zur Justierung des Zentrierstiftes 8 auf die exakte 0°- und 180°-Position einstellbar ist.
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Wie aus 1 hervorgeht, wird die Dreh- und Hubbewegung der Arme 2, 3 mitsamt der Greifer 4, 5 mittels Pneumatik- und/oder Hydraulikzylinder 19 bewirkt, die im Gestell 11 angeordnet sind. Entsprechend einer anderen, in 4 gezeigten Ausführungsform wird zur Ausführung der Dreh- und Hubbewegung ein kurvengesteuerter Antrieb 20 verwendet.
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Wie bereits ausgeführt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Handhabung von Bauteilen in einem komplexeren Montagesystem 10 angeordnet sein. Beim Montagesystem 10 kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung zur Bearbeitung und/oder Montage von aus elektrischen Schalterbedienfeldern o. dgl. bestehenden Werkstücken 13 handeln. Ein solches Montagesystem 10 ist beispielhaft und schematisch in Draufsicht in 5 zu sehen.
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Das Montagesystem 10 besitzt ein endloses Transportband 21, das über zwei Umlenkrollen 22, 23 geführt ist. An das kontinuierlich angetriebene Transportband 21 sind die Werkstückträger 12 zur Aufnahme der Werkstücke 13 angekoppelt. Zur Ankopplung kann Magnetkraft, die beispielsweise mittels eines am Werkstückträger 12 befindlichen Dauermagneten ausgeübt wird, verwendet werden. Die Werkstückträger 12 werden auf einer im Gestell 11 des Montagesystems 10 befindlichen Werkstückträgerbahn 24 mittels des Transportbandes 21 bewegt. Die Werkstückträgerbahn 24 ist als Rollenbahn ausgebildet, so daß die in kompakter Bauweise ohne Rollen ausgestalteten Werkstückträger 12 dennoch reibungsarm auf Rollen bewegt werden. Dies wirkt sich insbesondere bei größeren Werkstücken 13, wie Schalter-Bedienfelder o. dgl., vorteilhaft aus, wo ansonsten hohe Reibungskräfte auftreten.
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Es kann sich anbieten, Wälzlager 25 für die Rollenbahn auf dem geraden Streckenabschnitt der Werkstückträgerbahn 24 vorzusehen. Auf dem gebogenen Streckenabschnitt der Werkstückträgerbahn 24 im Bereich der Umlenkrollen 22, 23 kann die Rollenbahn aus Kugeln 26 bestehen. Vorteilhafterweise läßt sich dadurch der Werkstückträger 12 im Bereich der Umlenkrollen 22, 23 rollreibungsarm umlenken und in die andere Richtung bewegen.
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Das Montagesystem 10 kann noch weitere Bearbeitungsstationen 27 aufweisen, die ebenfalls am Gestell 11 befestigt sind. Die Bearbeitungstationen 27 sind im wesentlichen als Modul mit gleichem Maß ausgebildet und auf einem in 6 gezeigten Modulträger 28 angeordnet. Der Modulträger 28 kann am Gestell 11 ansteckbar ausgewechselt werden. Beispielsweise läßt sich das Auswechseln dann mittels eines Hubwagens mit einer Gabel in wenigen Minuten bewerkstelligen.
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Zur Vereinfachung des Ansteckvorgangs können am Gestell 11 und am Modulträger 28 zueinander korrespondierende Steckverbinder für die erforderlichen Zuleitungen angeordnet sein. Bei den Zuleitungen kann es sich beispielsweise um solche für elektrische Spannung und Druckluft handeln. Weiter befinden sich, wie in 6 angedeutet ist, Fixiermittel 29 zur Vorzentrierung und Fixierung am Gestell 11 und am Modulträger 28, so daß der Modulträger 28 zum Gestell 11 fixierbar ist. Zweckmäßigerweise kann dann anschließend der Modulträger 28 mittels Spannelementen 30 mit dem Gestell 11 verbunden werden.
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Bei manchen Anwendungsfällen, wie bei der Montage von elektrischen Schalterbedienfeldern o. dgl., ist es erforderlich, Schadstoffe und/oder Schmutz weitgehend fernzuhalten. Hierfür kann es sich anbieten, die Werkstückträgerbahn 24 als eine Art Kanal 31 zur Aufnahme der Werkstückträger 13 auszubilden, wie in 1 oder 4 angedeutet ist. Je nach Erfordernis kann der Kanal 31 dann unter Unter- oder auch Überdruck gesetzt werden, um vorteilhafterweise eine gewisse Staubfreiheit zu erzielen.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen des Erfindungsgedankens. So kann die Erfindung nicht nur bei ”Pick- and Place”-Systemen Verwendung finden, sondern kann auch bei anderen Handhabungs-, Montage- o. dgl. Systemen eingesetzt werden, bei denen eine Bewegungsstellung exakt anfahrbar sein soll.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zur Handhabung von Bauteilen
- 2, 3
- Arm
- 4, 5
- Greifer
- 6
- Platte (für schwimmende Lagerung)
- 7
- Zentriermittel
- 8
- Zentrierstift
- 9
- Aufnahme (für Zentrierstift)
- 10
- Montagesystem
- 11
- Gestell
- 12
- Werkstückträger
- 13
- Werkstück
- 14
- Zuführung
- 15
- Träger
- 16
- Halterung
- 17
- Feder
- 18
- Justierschraube
- 19
- Pneumatik-/Hydraulik-Zylinder
- 20
- kurvengesteuerter Antrieb
- 21
- Transportband
- 22, 23
- Umlenkrolle
- 24
- Werkstückträgerbahn
- 25
- Wälzlager
- 26
- Kugel
- 27
- Bearbeitungsstation
- 28
- Modulträger
- 29
- Fixiermittel
- 30
- Spannelement
- 31
- Kanal
