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Die Erfindung betrifft eine Transportanordnung für Werkstücke sowie ein Verfahren zum Bereitstellen von Werkstücken zur Bearbeitung mittels eines Roboters.
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Bei der Bearbeitung oder Montage von Bauteilen durch einen Roboter wird die Anzahl der dem Roboter zur Verfügung gestellten Bauteile durch dessen Arbeitsraum begrenzt. Es ist hierzu beispielsweise üblich, insbesondere bei der Verwendung sogenannter Leichtbauroboter, die Bauteile in Drahtgitterkörben oder ähnlichen Kleinladungsträgern auf einer Arbeitsfläche des Roboters bereitzustellen. Hierdurch wird der zur Verfügung stehende Raum für die Bauteilzwischenlagerung im Arbeitsbereich des Roboters jedoch nur sehr schlecht ausgenutzt. Bei bekannten Verfahren ist daher ein häufiger Austausch der Ladungsträger für die zu bearbeitenden Bauteile im Arbeitsbereich des Roboters notwendig. Hierzu muss der Roboter gegebenenfalls kurzfristig angehalten werden, insbesondere wenn der Austausch durch menschliche Arbeitskräfte erfolgen soll. Alternativ dazu sind aufwändige Transportsysteme zum Austauschen und Bereitstellen derartiger Bauteilträger bekannt, die jedoch hohe Investitionskosten verursachen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Transportanordnung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine möglichst effiziente und kostengünstige Bereitstellung von Werkstücken zur Bearbeitung mittels eines Roboters ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Transportanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren des Patentanspruchs 4 gelöst.
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Bei einer derartigen Transportanordnung für Werkstücke ist eine Mehrzahl von Behältern in zumindest einem Stapel in einer Haltevorrichtung kraftunterstützt gehalten. Hierbei ist vorgesehen, dass der jeweils oberste Behälter in einer durch ein dem Stapel zugeordnetes Wegbegrenzungselement vorgegebenen Soll-Position angeordnet ist.
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Eine solche Transportanordnung ermöglicht es, den vom Roboter erreichbaren Arbeitsraum durch die Stapelung der Behälter möglichst effizient auszunutzen und daher eine besonders hohe Anzahl von Werkstücken im Arbeitsraum des Roboters bereitzustellen. Gleichzeitig wird die Entnahme von Werkstücken durch den Roboter aus den Behältern erleichtert, da der oberste Behälter immer in der vorgegebenen Soll-Position zu finden ist. Die vom Roboter zur Werkstückentnahme anzusteuernde Position ist somit nicht von der Anzahl sowie vom Befüllungsgrad der vorhandenen Behälter abhängig. Da durch die Stapelung besonders viele Werkstücke vorrätig gehalten werden können, ist nur selten ein Austausch der Transportanordnung notwendig, so dass der Roboter bei der Bearbeitung der Werkstücke eine besonders hohe Taktrate erzielen kann. Gleichzeitig kann auf aufwändige zusätzliche Transportsysteme verzichtet werden.
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Vorzugsweise ist das Wegbegrenzungselement zur Aufhebung der Wegbegrenzung entriegelbar. Bei entriegeltem Wegbegrenzungselement kann somit der oberste Behälter eines Stapels entnommen werden. Dies kann zweckmäßigerweise auch durch den Roboter, der zur Bearbeitung der Werkstücke vorgesehen ist, erfolgen. Nach Entnahme des obersten Behälters werden dann die weiteren Behälter aufgrund der kraftunterstützten Halterung des Stapels in der Haltevorrichtung nach oben verschoben, bis der dann oberste Behälter des Stapel wieder die Soll-Position erreicht. Hier rastet vorzugsweise das Wegbegrenzungselement dann wieder ein und hält den Stapel in der gewünschten Position.
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Vorzugsweise ist die Haltevorrichtung auf einem beweglichen Basiselement angeordnet. Hierbei kann es sich um eine mit Rollen versehene Basisplatte handeln. Auch die Aufnahme der Haltevorrichtung auf autonomen Flurförderzeugen ist möglich, um zu einem besonders schnellen und vollautomatisierten Austausch von entleerten Haltevorrichtungen zu ermöglichen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bereitstellung von Werkstücken zur Bearbeitung mittels eines Roboters. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Werkstücke in einer Mehrzahl von Behältern aufgenommen, aus welchen sie durch den Roboter entnommen werden und welche in einem vertikalen Stapel in einer Haltevorrichtung kraftunterstützt gehalten sind. Beim Entnehmen des jeweils obersten Behälters des Stapels wird der folgende Behälter in eine durch ein dem Stapel zugeordnetes Wegbegrenzungselement vorgegebene Soll-Position bewegt. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Roboter unabhängig von der Anzahl von Behältern im Stapel immer die gleiche Entnahme-Position zum Entnehmen von Werkstücken aus den Behältern anfahren muss. Die Steuerung des Roboters wird daher deutlich erleichtert. Gleichzeitig wird durch die senkrechte Stapelung der Behälter der zur Verfügung stehende Arbeitsraum des Roboters besonders gut ausgenutzt, so dass die Behälter nur selten ausgewechselt werden müssen. Der Roboter kann bei der Bearbeitung der Werkstücke daher eine besonders hohe Taktrate erzielen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der oberste Behälter des Stapels durch den Roboter entnommen und in eine Ablage-Position bewegt, wenn er keine Werkstücke mehr enthält. Zusätzliche Transportsysteme zum Entfernen leerer Behälter sind somit nicht notwendig, so dass das Verfahren apparativ besonders wenig Aufwand verursacht und daher auch kostengünstig ist.
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Vorzugsweise wird der entnommene Behälter durch den Roboter auf einem weiteren Stapel von Behältern abgelegt, in welchem die Behälter ebenfalls kraftunterstützt gehalten werden, so dass der jeweils oberste Behälter des Stapels in einer durch ein dem Staple zugeordnetes Wegbegrenzungselement vorgegebenen Soll-Position angeordnet ist. Durch die Wegbegrenzung und Kraftunterstützung ist somit auch die Ablage-Position leerer Behälter genau definiert, so dass der Roboter unabhängig von der Anzahl von Behältern im weiteren Stapel zum Ablegen des entnommenen Behälters lediglich eine fest definierte Position anzufahren braucht. Dies ist steuerungstechnisch besonders einfach.
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Vorzugsweise wird vor Entnehmen des obersten Stapels das Wegbegrenzungselement durch den Roboter entriegelt. Durch eine Verriegelung des Wegbegrenzungselements, solange keine Behälterentnahme geplant ist, wird der Behälterstapel besonders gut gesichert. Durch die Entriegelung mittels des Roboters kann auf weitere, aufwändige Mechanismen verzichtet werden, so dass das Verfahren besonders einfach in der Durchführung ist.
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Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden.
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Dabei zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Transportanordnung;
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2 eine Detailansicht der Transportanordnung gemäß 1 mit einem verriegelten Wegbegrenzungselement;
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3 die Transportanordnung gemäß 2 mit entriegeltem Wegbegrenzungselement; und
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4 ein Arbeitsraum eines Roboters mit einer Mehrzahl derartiger Transportanordnungen.
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Eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Transportanordnung für Werkstücke umfasst einen fahrbaren Boden 12, der mittels Rollen 14 bewegbar ist. Am Boden 12 sind zwei Halteeinrichtungen 16, 18 angeordnet. Im gezeigten Zustand der Transportanordnung sind auf einem Halteteil 20 der Halteeinrichtung 16 mehrere Drahtgitterkörbe 22 gestapelt. Das Halteteil 20 der Haltevorrichtungen 16, 18 läuft in jeweiligen Führungen 24 und wird durch in der Figur nicht erkennbare Federn nach oben gedrückt. In unbelastetem Zustand liegt das Halteteil 20 daher in der auf der linken Seite der Figur für die Haltevorrichtung 18 gezeigten Position. Bei voller Beladung der Haltevorrichtung 16 mit Drahtgitterkörben 22 ist das Halteteil 20 dagegen in der untersten möglichen Lage angeordnet. Durch die Federunterstützung der Haltevorrichtung 16, 18 wird sichergestellt, dass im Stapel 26 von Drahtgitterkörben 22 der jeweils oberste Korb 22 immer in der gleichen Position angeordnet ist. Ein Industrieroboter 28 kann daher, wie in 4 dargestellt, dem jeweils obersten Korb 22 eines Stapels 26 in einer Haltevorrichtung 16 auf einfache Weise durch Anfahren einer vorgegebenen Entnahmeposition Bauteile 30 entnehmen, ohne dass die Steuerung der Roboters 28 die Stapelhöhe von Körben 22 im Stapel 26 kennen muss. Wie 4 zu entnehmen, kann so der Arbeitsbereich der Roboter 28 optimal zur Lagerung von zu bearbeitenden Bauteilen 30 genutzt werden.
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Ist der oberste Korb 22 eines Stapels 26 in der Haltevorrichtung 16 entleert, so entnimmt der Roboter 28 den obersten Korb 22 und transportiert ihn in die zweite Haltevorrichtung 18 der Halteanordnung 10. Durch die Federunterstützung des Halteelements 20 der zweiten Haltevorrichtung 18 wird auch hier sichergestellt, dass der oberste Korb eines Stapels 26 von Körben 22 in der Haltevorrichtung 18 immer auf der gleichen Position angeordnet ist. Auch das Entnehmen und Ablegen von leeren Körben kann daher an jeweils festen Positionen erfolgen, ohne dass der Roboter 28 Kenntnis über die Stapelhöhe von Körben 22 besitzen muss.
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Um die Positionierung des obersten Korbes 22 in einem Stapel 26 zu erleichtern, ist der Stapel 26 mittels eines Wegbegrenzungselementes 32 gesichert. Dies ist im gezeigten Beispiel als Klinke ausgebildet, die den obersten Korb 22 des Stapels 26 hält. Mittels eines Entriegelungselementes kann die Klinke 32 zur Entnahme des obersten Korbes 22 entriegelt werden, wie in 3 dargestellt. Im entriegelten Zustand der Klinke 32 ist der oberste Korb 22 des Stapels 26 freigegeben und kann dann vom Roboter 28 entnommen und in die Haltevorrichtung 18 überführt werden.
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Bei Entnahme aller Körbe 22 aus der Haltevorrichtung 16 sind die gesamten zur Verfügung gestellten Bauteile 30 in der Transportanordnung 10 verbraucht. Die Transportanordnung 10 kann dann mittels der Rollen 14 aus dem Arbeitsbereich des Roboters 28 abtransportiert und durch eine befüllte Anordnung ersetzt werden. Auch dies kann automatisiert werden, beispielsweise indem der Bodenbereich 12 der Halteanordnung 10 als autonomes Flurförderzeug ausgebildet ist. Die Transportanordnung 10 kann sich dann in einen Lagerbereich bewegen, wo sie neu bestückt wird. Alternativ ist auch eine laufende Entnahme von leeren Körben 22 aus der Halteanordnung 18 möglich, die mittels eines weiteren Transportsystems abtransportiert werden können.
