-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum lagegerechten
Einlegen einer Platine, insbesondere einer Ronde, in eine Bearbeitungsstation
einer Stanz- oder Umformanlage.
-
Stand der Technik
-
Bei
modernen Anlagen mit Stanz- und Umformautomaten unterscheidet man
in der Regel zwei Arten der Blechzuführung.
-
Die
erste Möglichkeit
ist eine Zuführung
direkt von einem Coil, wobei das Coilband von einer Bandanlage kontinuierlich
getaktet in den Werkzeugraum der Stanz- und Umformanlage befördert wird.
-
Die
zweite Möglichkeit
ist das Beschicken der Anlagen mit so genannten Kontur- und Formplatinen.
Diese Platinen werden in einem vorgeschalteten Arbeitsverfahren
entweder auf Scherenlinien oder Schnittpressen aus einem Coilband
geschnitten.
-
Bei
Nutenstanzen werden beispielsweise Ronden über eine Entstapel- und Beschickungsanlage
von einem Platinenstapel in die Umformstation befördert. Als
Transportmittel dienen Automati sierungsvorrichtungen in Form eines
Drehkreuzes oder eines Roboters (Handbuch der Umformtechnik, Schuler AG,
Springer-Verlag
1996, Seite 302 und 303). Auch eine lineare Transportvorrichtung,
wie in der
DE 198 56
151 A1 offenbart, ist einsetzbar.
-
Da
beim Nutenstanzen hohe Genauigkeiten erforderlich sind, muss die
Blechplatine lagegerecht in das Werkzeug eingelegt werden. Aus diesem Grund
sind zwischen dem Platinenstapel und der Umformstation Ausricht-
bzw. Verdrehstationen angeordnet. Eine derartige Ausricht- und Verdrehstation
ist in der
DE 27 33
353 C2 offenbart. Zur Innenzentrierung und Aufnahme der
Platinen sind Zentrierdorne vorgesehen. Zusätzlich sind in den Platinen Ausrichtlöcher eingestanzt
in die federnd gelagerte Ausrichtstifte einrasten, zum Zweck einer
Drehmitnahme. Die Platinen werden so zentriert, dass eine Transportvorrichtung
diese bei jedem Takt in einer identischen Lage greifen kann. Da
die Ausgangsposition des Platinentransports immer die Gleiche ist, kann
die Transportvorrichtung mit einer fest programmierten Bahnkurve
betrieben werden.
-
Nachteilig
bei dieser Anordnung ist, dass der Zentrierdorndurchmesser und die
Lage der Ausrichtstifte jeweils feste Abmessungen haben und somit beim
Wechsel der Platinengröße als teilespezifisches Zubehör auszutauschen
sind. Dieser Austausch ist zeitaufwendig und erhöht den Anteil der Rüst- bzw. Nebenzeiten
in einem automatischen Nutprozess deutlich.
-
Die
bekannten mechanischen Lösungen
für die
Ausricht- und Verdrehstationenhaben außerdem den Nachteil, dass diese
eine sehr hohe Teilevielfalt aufweisen, und damit kostenintensiv
sind. In jüngster Zeit
sind Verfahren bekannt geworden, bei denen die Lage bzw. die Kontur
von Blechplatinen durch Kamerasysteme erfasst wird.
-
In
der
DE 198 09 184
C2 ist eine Platinenpositioniervorrichtung offenbart, bei
der mit Hilfe einer optischen Lageerkennung drei lineare Antriebseinheiten,
welche jede für
sich einem Freiheitsgrad entspricht, zur Lagekorrektur einer Platine
auf eine Solllage verwendet werden.
-
Diese
Vorrichtung hat den Nachteil, dass sie sehr aufwendig und damit
kostenintensiv ist. Außerdem
ist die Genauigkeit aufgrund der relativ großen bewegten Massen gering.
-
In
der
DE 198 59 302
A1 ist eine Anlage offenbart, bei der die Kontur einer
Blechplatine von einem Kamerasystem erfasst und erkannt wird. Ein
Datenerfassungsrechner verarbeitet die erfassten Daten und steuert
damit die Verstellung mechanischer Anschläge zur Zentrierung der Blechplatinen.
-
Der
Nachteil dieses Systems ist, dass der Zentriervorgang mechanisch
erfolgt und somit die oben beschriebenen Nachteile wiederum zum
Tragen kommen.
-
Aufgabe und Vorteil der Erfindung
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum lagegerechten Einlegen einer Platine zu entwickeln, wobei auf eine
dem Einlegevorgang vorgeschaltete Zentrierung bzw. Positionierung
verzichtet wird.
-
Diese
Aufgabe wird von einem Verfahren und einer Vorrichtung durch den
kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 4 ge löst. In den
Unteransprüchen
werden vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen
vorgeschlagen.
-
Der
Kerngedanke der Erfindung ist, durch eine optische Lageerkennung
einer Platine, eine Platinentransportvorrichtung so zu steuern,
dass die Platine lagegerecht in ein Werkzeug eingelegt wird, ohne
dass die Platine vor dem Einlegevorgang zentriert oder ausgerichtet
werden muss.
-
Von
einem Platinenstapel werden die Blechplatinen, beim Nutenstanzen
in der Regel Ronden oder Kreissegmente, von einem Transportsystem
auf einen Ablagetisch gelegt. Der Ablagetisch besteht aus einer
Grundkonstruktion mit einer zumindest teilweise lichtdurchlässigen Tischplatte.
Unter der Tischplatte befinden sich Lichtquellen, die nach oben strahlen.
-
Die
Platine wird vom Transportsystem auf den Ablagetisch abgelegt, ohne
dass eine Fixierung oder eine Lagekorrektur erfolgt. Die Lage der
Platine relativ zum Werkzeug, in das diese später eingelegt wird, kann von
Takt zu Takt in einem gewissen Toleranzband streuen.
-
Die
Lage der Platine auf dem Ablagetisch wird bei jedem Takt von einer
oder mehreren Kameras erfasst. Die Kameras sind fest installiert.
Die Platinen weisen charakteristische Merkmale auf, durch die die
genaue Position relativ zu einem Fixpunkt bestimmt werden kann.
Neben einem Achsloch sind dies in der Regel Keilnuten oder Ausrichtlöcher die an
oder in der Platine angeordnet sind. Diese können in Anzahl und Lage variieren.
Die Ist-Position der Platine, d. h. die Lage des Achsloches in X-Richtung
und in Y-Richtung und die Winkellage der Keilnut, bezogen auf eine
Referenzachse, wird durch Kameras in der Ablagestation erfasst.
Die Platine wird von unten mit Licht an gestrahlt. Entsprechend der
Lage der Platine dringt das Licht durch das Achsloch und die Keilnut
zu den über
der Platine angeordneten Kameras. Die Erfassung erfolgt durch das
Suchen eines Kontrastsprunges innerhalb des Bildfeldes einer hoch auflösenden Kamera.
-
Die
Erkennung von Kontrastunterschieden ist auch ohne Zuhilfenahme einer
Lichtquelle denkbar. Dazu muss ein signifikanter Kontrast zwischen der
Farbe der Tischoberfläche
und der Platinenoberfläche
vorhanden sein.
-
Bei
Platinen mit großem
Durchmesser oder segmentierten Platinen reicht der Einsatz einer
Kamera nicht mehr aus. Bei Platinen dieser Größe kommt es häufig vor,
dass im Achsloch drei Keilnuten, und am Außendurchmesser zusätzlich eine
Keilnut an drei möglichen
Positionen, vorhanden sind. Für
diese Art der Platinen sind mindestens drei Kameras notwendig.
-
Eine
Kamera mit hoher Auflösung
ist zentral angeordnet. Das Bildfenster dieser Kamera deckt sowohl
das Achsloch als auch die drei inneren Keilnuten ab. Zwei weitere
Kameras mit geringerer Auflösung
sind so am Umfang positioniert, dass zwei der drei möglichen
Positionen der äußeren Keilnuten
im Blickfeld der Kameras erscheinen.
-
Die
Lage der äußeren Keilnut
dient nach dem Stanzvorgang zur optimalen Stapelung der Platinen.
Bedingt durch die Herstellung der Platinenbleche treten vereinzelt
Dickenunterschiede auf, die durch entsprechendes Drehen der Platinen
oder durch am Umfang oder im Achsloch definiert versetzt eingebrachte
Keilnuten ausgeglichen werden können.
-
Erscheint
nun eine Keilnut im Bildfeld der beiden äußeren Kameras, dann kann mit
der zentral angeordneten Kamera der Winkel an der entsprechenden
inneren Keilnut erfasst werden. Erscheint keine Keilnut im Bildfeld
der beiden äußeren Kameras,
dann erhält
die zentral angeordnete Kamera ein Signal, dass die verbleibende
dritte Keilnut abgefragt wird.
-
Die
genaue Lage in X- und Y-Richtung und die Winkellage wird also in
diesem Fall von der zentral angeordneten Kamera erfasst. Diese Ist-Lage wird
mit einer Soll-Lage verglichen, und als Steuersignal an das Transportsystem
weitergeleitet. Die Differenz zwischen Soll- und Ist-Lage wird vom
Transportsystem bzw. vom Greifer so korrigiert, dass die Platine
immer in der gleichen, definierten Lage in die Bearbeitungsstation
eingelegt wird.
-
Um
das Transportsystem einfacher und damit kostengünstiger gestalten zu können, ist
es auch denkbar die Korrektur der Winkellage nicht vom Transportsystem,
sondern vom Teilapparat der Nutenstanze ausführen zu lassen.
-
Nach
dem Stanzvorgang bietet der Einsatz eines Bildverarbeitungssystems
auch die Möglichkeit der
Vermessung von gestanzten Blechen. Hier ist der Ablauf genau umgekehrt
wie bei der Positionserfassung. Ein fertig gestanztes Blech wird
vom Transportsystem aus der Bearbeitungsstation entnommen und in
einer Mess-Station abgelegt. Durch ein Kamerasystem wird das Blech
anschließend
von oben komplett optisch vermessen.
-
Weitere
Einzelteile und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
der Figuren eines Ausführungsbeispiels.
-
Die
Figuren zeigen:
-
1 Layout
einer automatischen Nutenstanzanlage
-
2 Ablagetisch
mit Formplatinen in der Draufsicht
-
3 Ablagetisch
mit Formplatinen in der Draufsicht
-
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
-
In 1 ist
eine automatische Nutenstanzanlage 1 dargestellt. Zu sehen
sind die Bearbeitungsstation 2, die Transportvorrichtung 3 und
der Platinenstapel 4 mit den Formplatinen 10.
Diese Formplatinen 10, die bereits mit einem Achsloch und
Keilnut versehen sind, werden von der Transportvorrichtung 3 durch
Greifer 6 erfasst und auf dem Ablagetisch 5 abgelegt.
Auf dem Ablagetisch 5 findet keine Zentrierung statt. Die
Tischplatte 8 besteht aus einem lichtdurchlässigen Material.
Unterhalb der Tischplatte 8 befindet sich eine Lichtquelle 7,
mit nach oben gerichtetem Strahl. Oberhalb des Ablagetisches 8 befinden
sich drei fest installierte Kameras 9. Nachdem die Transportvorrichtung 3,
bzw. der Greifer 6 die Formplatine 10 auf der
Tischplatte 8 abgelegt hat, wird diese von der Lichtquelle 7 von
unten angestrahlt und die Bilderfassung durch die Kameras 9 wird
gestartet.
-
In 2 und 3 ist
die Tischplatte 8 mit der Formplatine 10 in der
Draufsicht dargestellt. Zu sehen sind auch die Bildfelder der zentral
angeordneten Kamera 12 und die der am Umfang angeordneten Kameras 13, 14.
In der Formplatine 10 befindet sich ein Achsloch 11,
mit drei inneren Keilnuten 16, 17, 18,
sowie eine äußere Keilnut 15.
-
In 2 ist
die Lage der äußeren Keilnut 15 so,
dass sie von dem Bildfeld der Kamera 13 erfasst wird. Die
Kamera 13 registriert lediglich die Existenz der Keilnut 15 und
sendet ein entsprechendes Signal an eine Steuerung welche anschließend mit
der Kamera 12 die Position des Achsloches 11 sowie
den Winkelversatz der zur Keilnut 15 korrespondierenden Keilnut 16,
bezogen auf eine Referenzachse, misst.
-
In 3 ist
die Lage der äußeren Keilnut 15 so,
dass sie von keinem Bildfeld der Kameras 13 oder 14 erfasst
wird. Das wiederum bedeutet für
die Steuerung, dass sich die äußere Keilnut 13 an
der Stelle befindet, welche mit der inneren Keilnut 18 korrespondiert.
An dieser Keilnut 18 wird dann der Winkelversatz von der
Kamera 12 gemessen. Die Position in X- und Y-Richtung wird wiederum am Achsloch 11 gemessen.
-
Durch
dieses Verfahren ist es möglich
mit drei Kameras, bezogen auf einen Referenzpunkt, bzw. Referenzachse,
die Verschiebung in X- und Y-Richtung sowie die Winkelverdrehung
der Formplatine genau zu bestimmen. Nachdem die Transportvorrichtung 3 mit
dem Greifer 6 die Formplatine 10 wieder vom Ablagetisch 5 angehoben
hat, wird die Transportbahn entsprechend dem ermittelten Lageversatz
so korrigiert, dass die Formplatine 10 immer in der gleichen,
lagegerechten Position in die Bearbeitungsstation 2 eingelegt
werden kann.
-
Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie
umfasst auch alle fachmän nischen
Weiterbildungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedankens. So kann auch
beispielhaft, nachdem die Ist-Position der Platine 10 bekannt
ist, die Transportvorrichtung 3 mit dem Greifer 6 die
Formplatine 10 genau zentrisch in X- und Y-Richtung aufnehmen
und diese vom Ablagetisch 5 abheben. Jetzt erfolgt die
Korrektur des ermittelten Lageversatzes in X- und Y-Richtung auf
die theoretische Mitte des Ablagetisches 5. Auf diese Weise
fährt die
Transportvorrichtung 3 immer den gleichen Weg zum Einlegen
der Formplatine 10 in die Bearbeitungsstation 2.
-
- 1
- Nutenstanzanlage
- 2
- Bearbeitungsstation
- 3
- Transportvorrichtung
- 4
- Platinenstapel
- 5
- Ablagetisch
- 6
- Greifer
- 7
- Beleuchtung
- 8
- Tischplatte
- 9
- Kamera
- 10
- Formplatine
- 11
- Achsloch
- 12
- Bildfeld
der zentral angeordneten Kamera
- 13,
14
- Bildfeld
der am Umfang angeordneten Kamera
- 15
- äußere Keilnuten
- 16–18
- innere
Keilnuten