DE102011012975A1

DE102011012975A1 - Werkstückhandlingsystem

Info

Publication number: DE102011012975A1
Application number: DE201110012975
Authority: DE
Inventors: Rainer Spath; Albert Rieger
Original assignee: GRAESSLIN AUTOMATIONSSYSTEME GmbH; Grasslin Automationssysteme GmbH
Current assignee: ASYS TECTON GMBH, DE
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2011-09-08

Abstract

Ein Werkstückhandlingsystem (20) hat eine Lineareinheit (30), an der ein Antriebsmodul (50) verschiebbar angeordnet ist, einen Auslegerarm (70), welcher an dem Antriebsmodul (50) um eine gedachte Antriebsmodulachse (52) drehbar angeordnet ist, und eine Drehhubeinheit (130), welche an dem Auslegerarm (70) angeordnet und dazu ausgebildet ist, relativ zum Auslegerarm (70) eine Drehbewegung (131) und eine Hubbewegung (132) zu ermöglichen, und welche zur Verbindung mit einem Greifer (200) zum Greifen von Werkstücken (16) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkstückhandlingsystem.
Ein Werkstückhandlingsystem wird z. B. in Palettiervorrichtungen verwendet, um Werkstücke von einem sich in der Palettiervorrichtung befindlichen Behälter, einem so genannten Tray, zu entnehmen und an einer Übergabeposition zur weiteren Bearbeitung zu übergeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Werkstückhandlingsystem bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:
1 eine raumbildliche Darstellung eines Trayhandlingsystems,
2 eine raumbildliche Darstellung eines Werkstückhandlingsystems,
3 eine raumbildliche Darstellung eines Antriebsmoduls, eines Auslegerarms und einer Drehhubeinheit des Werkstückhandlingsystems aus 2,
4 eine Draufsicht auf die Darstellung aus 3,
5 eine Seitenansicht der Darstellung aus 3,
6 eine weitere Seitenansicht der Darstellung aus 3
7 eine raumbildliche Darstellung des Antriebsmoduls aus 3,
8 einen Schnitt durch das Antriebsmodul aus 3,
9 einen Schnitt durch den Auslegerarm und die Drehhubeinheit aus 3 entlang der Linie IX aus 10,
10 eine Draufsicht auf den Auslegerarm und die Drehhubeinheit aus 3,
11 eine Seitenansicht des Auslegerarms und der Drehhubeinheit aus 3,
12 einen Schnitt entsprechend 9 mit schematischer Darstellung der Verkabelung und Druckluftzuführung,
13 eine raumbildliche Darstellung eines Greifers des Werkstückhandlingsystems aus 2,
14 eine Draufsicht auf den Greifer aus 13,
15 einen Längsschnitt durch den Greifer entlang der Linie XV aus 14,
16 eine Seitenansicht des Greifers aus 13,
17 einen Schnitt durch den Greifer entlang der Linie XVII aus 16,
18 eine Darstellung der Arbeitsweise des Werkstückhandlingsystems aus 2 in einer ersten Position, und
19 eine Darstellung der Arbeitsweise des Werkstückhandlingsystems aus 2 in einer zweiten Position.
1 zeigt ein Trayhandlingsystem 10 mit einer Montagezelle 14, einem Handlingsystem (Werkstückhandlingsystem, Roboterkinematik, Werkstückgreiferanordnung) 20 zur Verarbeitung von Werkstücken und einen Positioniertisch 15, auf dem z. B. ein Tray (Palette) mit Werkstücken (z. B. elektronische Bauteile, Lampen) zur Bearbeitung abgelegt werden kann. Zu einem Trayhandlingsystem 10 gehören auch die Transportvorrichtungen zum Bewegen der Trays in die Montagezelle und von dieser weg und die gesamte Steuerung.
2 zeigt das Handlingsystem 20. Eine Lineareinheit (Y-Einheit) 30 hat eine z. B. fest an der Montagezelle 14 montierte Schiene 32, eine Antriebsspindel 33, einen durch die Antriebsspindel 33 bewegbaren Schlitten 34 und eine steuerbare Antriebseinheit (z. B. Elektromotor, Servomotor) 36 zum Antrieb der Antriebsspindel 33 bzw. zur linearen Bewegung 37 des Schlittens 34 entlang der Schiene 32. Alternativ ist z. B. auch ein Kettenantrieb des Schlittens möglich. Eine Druckluftleitung 40 verläuft – schematisch angedeutet – von einer Druckluftquelle 43 über eine flexible Kabelführung 42 in den Bereich des Schlittens. Elektrische Leitungen 38 werden von einer Steuereinheit 41 über einer Zuführdose 44 in die Druckluftleitung hineingeführt und verlaufen in dieser ebenfalls in den Bereich des Schlittens 34. Elektrische Leitungen 39 verlaufen von der Steuereinheit 41 über die flexible Kabelführung 42 in den bereich des Schlittens 34. Elektrisch Leitungen 45 verlaufen von der Steuereinheit 41 zur Antriebseinheit 36.
An dem Schlitten 34 ist ein Antriebsmodul 50 befestigt. An dem Antriebsmodul 50 ist ein Auslagerarm (Dreharm, Drehausleger, Rotationsausleger, um Z-Achse drehbarer Roboterarm) 70 drehbar gelagert, um eine Drehbewegung 72 um eine Antriebsmodulachse 52 zu ermöglichen.
In einem radial äußeren Bereich des Auslegerarms 70 ist eine Drehhubeinheit (Drehhubspindel, Drehhubachse) 130 angeordnet, an deren unterem Ende ein Greifer 200 befestigt ist, der ein Werkstück 16 greift. Der obere Teil der Drehhubeinheit 130 ist von einer Abdeckung 136 umgeben, welche die Drehhubeinheit 130 mechanisch schützt.
Die Drehhubeinheit 130 ermöglicht eine Drehbewegung 131 um eine Drehhubachse 134 und eine Hubbewegung 132 entlang der Drehhubachse 134.
3, 4, 5 und 6 zeigen das Antriebsmodul 50, den Auslegerarm 70 und die Drehhubeinheit 130.
Das Antriebsmodul 50 hat einen steuerbaren Hauptantrieb (z. B. Elektromotor, Servomotor) 53, der eine Drehung des Auslegerarms 70 ermöglicht, einen ersten steuerbaren Antrieb (z. B. Elektromotor, Servomotor) 54 und einen zweiten steuerbaren Antrieb (z. B. Elektromotor, Servomotor) 56, welche die Drehbewegung 131 und Hubbewegung 132 der Drehhubeinheit ermöglichen. Eine Öffnung 67 ist am oberen Ende des Antriebsmoduls 50 im Bereich der Antriebsmodulachse 52 angeordnet. Der Hauptantrieb 53 und die steuerbaren Antriebe 54, 56 sind über die in 2 gezeigten elektrischen Leitungen 39 mit der Steuereinheit 41 verbunden.
In der Draufsicht aus 4 ist der Drehbereich des Auslegerarms 70 zu sehen. Der Mittelpunkt der Drehhubachse 134 kann bei einer Drehung des Auslegerarms 70 eine Drehbewegung entlang eines Kreises 74 ausführen, und der radial am weitesten innen liegende Bereich 136' der Abdeckung 136 führt dabei eine Bewegung entlang eines Kreises 76 aus.
Da die Abdeckung 136 bzw. die Drehhubeinheit 130 in der oberen Hubstellung zumindest teilweise auf gleicher Höhe wie das Antriebsmodul 50 sind, ist die Drehhubeinheit 130 bevorzugt auf dem Auslegerarm 70 mindestens so weit radial außen angeordnet, dass eine vollständige Umdrehung des Auslegerarms 70 möglich ist, ohne dass eine Kollision der Drehhubeinheit 130 bzw. Abdeckung 136 mit dem Antriebsmodul 50 erfolgt. Anders ausgedrückt liegt der Kreis 76 im relevanten Höhenbereich außerhalb des Antriebsmoduls 50.
7 und 8 zeigen das Antriebsmodul 50. Auf der Welle 55 des ersten Antriebs 54 ist eine erste Riemenscheibe 58 befestigt, und um diese herum läuft ein Zahnriemen 60. In gleicher Weise ist auf der Welle 57 des zweiten Antriebs 56 eine zweite Riemenscheibe 62 befestigt, und um diese herum läuft ein Zahnriemen 64.
Im oberen Bereich des Antriebsmoduls 50 ist zentriert mit der Antriebsmodulachse 52 ein Drehlager 66 angeordnet, und der erste und zweite Zahnriemen 60, 64 erstrecken sich bezüglich der Antriebsmodulachse 52 axial versetzt in den Bereich der Antriebsmodulachse 52.
Der Hauptantrieb 53 hat einen rotorseitigen Flansch 68 zur Befestigung des Auslegerarms 70.
9, 10 und 11 zeigen den Auslegerarm 70 und die Drehhubeinheit 130.
Der Auslegerarm 70 hat einen Befestigungsflansch 78 zur Befestigung des Auslegerarms 70 am Flansch 68 des Antriebsmoduls 50. Eine innere, längere Hohlwelle 81 und eine äußere, kürzere Hohlwelle 82 sind konzentrisch um die Antriebsmodulachse 52 angeordnet, so dass die innere, längere Hohlwelle 81 an beiden Enden über die äußere Hohlwelle 82 hervorsteht.
Die innere Hohlwelle 81 ist oben am Lager 66 des Antriebsmoduls 50 (vgl. 7) und unten am Lager 84 im Auslegerarm 70 drehbar und axial nicht verschiebbar (ein axiales Spiel ist immer vorhanden) gelagert. Oben ist sie mit einer Riemenscheibe 86 verbunden, in die der Zahnriemen 60 des ersten Antriebs 54 (vgl. 7) eingreift und einen Antrieb der Hohlwelle 81 ermöglicht. Unten ist die Hohlwelle 81 mit einer Riemenscheibe 88 verbunden.
Dem unteren Ende 105 der inneren Hohlwelle 81 gegenüberliegend ist ein Schlauchanschluss 106 angeordnet, der über eine fluiddichte Drehkupplung 106 mit einer Druckkammer 110 in Fluidverbindung steht. Die Druckkammer 110 ist somit in der gedachten axialen Verlängerung der Hohlwelle 81 bezüglich der Antriebsmodulachse 52 angeordnet.
Die äußere Hohlwelle 82 ist auf der inneren Hohlwelle 81 und unten am Lager 90 drehbar gelagert. Oben ist sie mit einer Riemenscheibe 92 verbunden, in die der Zahnriemen 64 des zweiten Antriebs 56 (vgl. 7) eingreift und einen Antrieb der Hohlwelle 82 ermöglicht. Unten ist die Hohlwelle 82 mit einer Riemenscheibe 94 verbunden.
Ein Zahnriemen 96 ist im Eingriff mit der Riemenscheibe 94 und verläuft über einen Riemenspanner 98 in den Bereich der Drehhubachse 134. Ein Zahnriemen 100 ist im Eingriff mit der Riemenscheibe 88 und verläuft über einen Riemenspanner 102 in den Bereich der Drehhubachse 134.
Der Auslegerarm 70 hat Versteifungsrippen 104.
Die Drehhubeinheit 130 hat eine rohrförmige Spindel (rohrförmiges Antriebsglied) 140 mit einem Spindelkanal (Kanal) 140' (alternativ eine massive Spindel), die um die Drehhubachse 134 herum angeordnet ist.
Die Spindel 140 hat mindestens eine Gewindenut (gewindeartig verlaufende Nut) 141 und mindestens eine Längsnut 142, bevorzugt vier Längsnuten 142, vgl. 11.
Eine im Auslegerarm 70 drehbar und nicht axial verschiebbar gelagerte Kugelgewindemutter 144 ist um die Spindel 140 herum angeordnet, und darin enthaltene Kugeln greifen in die Gewindenut 141 der Spindel 140 ein. An der Kugelgewindemutter 144 ist eine Riemenscheibe 146 befestigt, die im Eingriff mit dem Zahnriemen 96 steht.
Eine im Auslegerarm drehbar und nicht axial verschiebbar gelagerte Nutwellenmutter 148 ist um die Spindel 140 herum angeordnet und greift in die mindestens eine Längsnut 142 der Spindel 140 ein. An der Nutwellenmutter 148 ist eine Riemenscheibe 150 befestigt, die im Eingriff mit dem Zahnriemen 100 steht.
Eine solche Drehhubeinheit 130 wird z. B. von der Firma THK GmbH in Ratingen, Deutschland unter der Bezeichnung Hub-Dreh-Modul BNS angeboten. Alternativ kann als Drehhubeinheit 130 z. B. ein pneumatischer Drehzylinder mit einer Zahnstange für die Hubfunktion verwendet werden.
Die Riemenscheiben 86, 88, 92, 94, 146, 148 können auch als Synchronscheiben bezeichnet werden und haben bevorzugt Zähne, um eine genaue Positionierung über die Zahnriemen zu ermöglichen.
Arbeitsweise der Drehhubeinheit
Der erste Antrieb 54 treibt über den Zahnriemen 60, die innere Hohlwelle 81 und den Zahnriemen 100 die Nutwellenmutter 48 an und ermöglicht so eine Drehung der Spindel 140, vgl. 7 bis 9.
Der zweite Antrieb 56 treibt über den Zahnriemen 64, die äußere Hohlwelle 82 und den Zahnriemen 96 die Kugelgewindemutter 144 an, und ermöglicht so im Zusammenspiel mit der Nutwellenmutter 148 (z. B. bei stehender Nutwellenmutter 148) eine axiale Verschiebung 132 der Spindel 140, vgl. 7 bis 9.
Die Drehung 72 des Auslegerarms 70 gemäß 9 erfolgt über den Hauptantrieb 53 des Antriebsmoduls 50 (8), wobei die Kraftübertragung über den Flansch 78 erfolgt.
Die Hohlwellen 81, 82 machen bei stehenden Antrieben 54, 56 eine Drehbewegung 72 des Auslegerarms 70 nicht mit, sie bleiben also relativ zum Antriebsmodul 50 stehen.
Da sich jedoch der Auslegerarm 70 bewegt, verschieben sich die Zahnriemen 96, 100 bei der Drehbewegung 72 trotz stillstehender Antriebe 54, 56, und dies führt zu einer Verstellung der Drehhubeinheit 130. Dieser Verstellung kann z. B. entgegengewirkt werden, indem die Hohlwellen 81, 82 durch die Antriebe 54, 56 mit dem Auslegerarm 70 mitgedreht werden.
12 zeigt die Zuführung der elektrischen Leitungen 38 und der Druckluft P zum Greifer 200.
Die Druckluftleitung 40 und die bevorzugt in dieser geführten elektrischen Leitungen 38 werden gemäß 2 von der Druckluftquelle 43 und der Steuereinheit 41 über die Kabelführung 42 zum oberen Ende 67 der Hohlwelle 81 geführt, vgl. 7.
Die Druckluftleitung 40 verläuft gemäß 12 durch die Hohlwellen 81 und 82 hindurch bis zum Schlauchanschluss 106, so dass die Druckluft P in die Druckkammer 110 gelangt. Eine Druckluftleitung 112 ist in der Druckkammeröffnung 111 befestigt, verläuft von dort im Auslegerarm 70 nach außen und verlässt diesen an dessen Oberseite 114. Durch ein Versteifungsrohr 113 hindurch verläuft die Druckluftleitung 112 zum oberen Ende der Spindel 140. Von dort gelangt die Druckluft P über den Kanal 140' zum Greifer 200, dessen Aufbau und Funktionsweise in 13 bis 17 beschrieben werden.
Die elektrischen Leitungen 38 verlaufen in der Druckluftleitung 40 durch die Hohlwellen 81, 82, durch die Druckkammer 110, durch die Druckluftleitung 112 und durch den Spindelkanal 140' zum Greifer 200. Im Inneren des Handlingsystems 20 sind aus zeichentechnischen Gründen nur zwei elektrische Leitungen 38 dargestellt.
Die elektrischen Leitungen 38 sind auf Grund der Drehung 72 des Auslegerarms 70 und der Drehung 131 der Drehhubeinheit 130 ebenfalls einer Drehung ausgesetzt. Mechanisch ist bei beiden Drehungen 72, 131 mindestens eine Umdrehung möglich, ohne dass die elektrischen Leitungen 38 auf Dauer zerstört werden. Dies ist für das Werkstückhandling ausreichend. Sofern ein größerer Drehbereich erforderlich ist, können z. B. an den Drehstellen Schleifkontakte eingesetzt werden, die eine beliebige Drehung ermöglichen.
13, 14 und 16 zeigen den Greifer 200, der an der Spindel 140 befestigt ist und ein Werkstück 16 greift.
Der Greifer 200 hat ein Greifergehäuse (Greifermontageblock) 204 mit einem hinteren Greifergehäuseteil (Greiferadapter) 241 und einem vorderen Greifergehäuseteil 242.
An dem vorderen Greifergehäuseteil 242 sind eine Mehrzahl (bevorzugt drei) von Greiferbacken 201, 202, 203 angeordnet, die durch Zufuhr von Druckluft zu einem ersten – in 16 schematisch angedeuteten – Kanal 207 zum Greifen/Schließen radial nach innen und durch Zufuhr von Druckluft zu einem zweiten – in 16 schematisch angedeuteten – Kanal 208 zum Öffnen gemäß den Pfeilen 205 radial nach außen bewegt werden können. Die Bewegung der Greiferbacken 201, 202, 203 erfolgt z. B. über einen in 16 schematisch angedeuteten Kolben 209. Ein solcher 3-Finger-Zentrischgreifer (vorderer Greifergehäuseteil 242 mit den Greiferbacken 201, 202, 203) wird z. B. unter der Typbezeichnung PZN-plus 40 angeboten von der Firma SCHUNK GmbH & Co. KG, Lauffen/Neckar, Deutschland. Alternativ kann z. B. ein mittels Elektromotoren angetriebener Greifer 200 verwendet werden.
Im hinteren Greifergehäuseteil 241 des Greifers 200 sind zwei Ventile (Steuerventile) 211, 212 zur Steuerung der Druckluftzufuhr zu den Kanälen 207, 208 vorgesehen. Es können z. B. elektromagnetische oder elektrische Ventile verwendet werden.
Im Bereich der beiden Endstellungen des Kolbens 209 sind Sensoren 231, 232 angeordnet, die ein Signal für die Kolbenendstellungen (geöffnet bzw. geschlossen) geben. Hierzu ist z. B. ein Magnet am Kolben 209 angeordnet, und die Sensoren 231, 232 sind als Reed-Kontakte oder Hallsensoren ausgebildet. Alternativ können z. B. Mikroschalter am Kolben 209 angeordnet werden.
15 zeigt einen Schnitt durch den Greifer 200. Auf der von den Greiferbacken 201, 202 abgewandten Seite ist die Spindel 140 mit dem Spindelkanal 140' schematisch angedeutet, und sie ist mit dem hinteren Greifergehäuseteil 241 verbunden.
Eine Druckluftkammer 214 steht über einen Durchlass 215 in Fluidverbindung mit dem Spindelkanal 140'. Die Druckluftkammer 214 ist im hinteren Greifergehäuseteil 241 ausgebildet, wobei eine Wand 243 des vorderen Gehäuseteils als Begrenzung der Druckluftkammer 214 dient.
Die elektrischen Leitungen 38, von denen drei zu sehen sind, verlaufen von dem Spindelkanal 140' durch die Druckluftkammer 214 und durch abgedichtete Bohrungen 226 in einer Außenwand 228 der Druckluftkammer 214 zu einer Federsteckklemme 224.
Von der Federsteckklemme 224 laufen elektrische Leitungen 234 zu den Ventilen 211, 212 und den Sensoren 231, 232, vgl. auch 16.
Die sechs Leitungen 38 haben z. B. die folgenden Signale:

1: +-Leitung
2: –(Masse)-Leitung
3: Steuerleitung Ventil 211
4: Steuerleitung Ventil 212
5: Sensorsignal Sensor 231 (z. B. Greifer offen)
6: Sensorsignal Sensor 232 (z. B. Greifer zu)

Den Ventilen 211 bzw. 212 werden z. B. die Leitungen 1, 2 und 3 bzw. 4 zugeführt, und den Sensoren 231 bzw. 232 die Leitungen 2 und 5 bzw. 6.
17 zeigt das Ventil 212, welches in einem Ventilsitz 221 im Greifergehäuse 204 angeordnet ist. Über ein Kanalsystem (Labyrinth) 216 steht der Auslass 218 in Fluidverbindung mit der Druckluftkammer 214. Ein Dichtelement (Dichtplatte) 220 des Ventils 212 dichtet wie dargestellt den Auslass 218 ab und sperrt die Druckluftzufuhr. Wird das Dichtelement dagegen nach rechts gezogen (nicht dargestellt), so wird der Auslass 218 geöffnet, und es entsteht eine Fluidverbindung zu einem Kanal 222, der wiederum mit dem Kanal 208 für den Greifer 200 in Fluidverbindung steht. Dies ermöglicht über das Ventil 212 eine steuerbare Fluidverbindung zwischen der Druckluftkammer 214 und dem Kanal 208 zum Öffnen des Greifers 200 und über das Ventil 211 eine steuerbare Fluidverbindung zwischen der Druckluftkammer 214 und dem Kanal 207 zum Schließen des Greifers 200.
Arbeitsweise des Greifers
Für einen Greifervorgang, also die Bewegung des Kolbens 209 (16) zwischen den beiden Endpositionen „Greifer geöffnet” und „Greifer geschlossen” oder umgekehrt, wird eine vorgegebene Menge Druckluft benötigt. Auf Grund des begrenzten Querschnitts der Druckluftleitungen 40 und 112 und des sich daraus ergebenden Strömungswiderstands ist der Nachfluss von Druckluft durch die Druckluftleitungen pro Zeit begrenzt. Durch die Anordnung der Druckluftkammer 214 (15) am bzw. im Greifer 200 steht eine ausreichende Menge Druckluft für mindestens einen einzelnen Greifervorgang zur Verfügung, und die Druckluftkammer 214 wird während der Bewegung des Auslegerarms 70 bis zum nächsten Greifervorgang wieder bis zum Nenndruck aufgefüllt. Die Druckluftkammer 214 hat zum einen trotz einer kompakten Ausgestaltung ein großes Volumen und zum anderen auf Grund des großen Querschnitts einen geringen Strömungswiderstand.
Durch die Anordnung der Ventile 211, 212 direkt am Greifer ist es ausreichend, eine einzige Druckluftleitung 40, 112 zum Greifer zu führen, und diese kann entsprechend größer sein als zwei separate Druckluftleitungen, wobei diese Variante auch möglich ist. Auch führt die Anordnung der Ventile 211, 212 direkt am Greifer 200 zu einer schnelleren Reaktion des angesteuerten Greifervorgangs.
Die Druckluftführung von der Druckluftkammer 214 zum Ventil 212 über den im Greifergehäuses 204 verlaufenden Kanal 216 und vom Ventil 212 zum Kolben 209 über den im Greifergehäuse 204 verlaufenden Kanal 222 und die entsprechende Druckluftführung zum und vom Ventil 211 über im Greifergehäuse 204 verlaufende Kanäle ist vorteilhaft, da Schläuche und Schlauchverschraubungen vermieden werden und somit die Störkanten um den Greifer 200 herum reduziert und Schlauchdefekte vermieden werden. Alternativ können aber auch Schläuche verwendet werden.
Die Führung der elektrischen Leitungen 38 im Inneren der Druckluftleitungen 40, 112 führt zu einem geringen Querschnitt des Versorgungsstrangs 38, 40 bzw. 38, 112.
Arbeitsweise des Werkstückhandlings
18 und 19 zeigen die Montagezelle 14 mit zwei Trays 12', 12'', in denen sich Werkstücke 16 befinden, und die auf einer Bearbeitungsposition 237 angeordnet sind. Dort werden sie z. B. von Traygreifern 239 gehalten, oder sie sind auf einem Positioniertisch abgelegt. Alternativ ist z. B. die Verwendung eines – nicht dargestellten – großen Trays 12 möglich, der z. B. in etwa die Größe der beiden Trays 12', 12'' zusammen hat.
Die Antriebsspindel 33 der Lineareinheit 30 ist mittig über den in der Montagezelle 14 angeordneten Trays 12', 12'' angeordnet und definiert eine Y-Achse 232. Das Antriebsmodul 50 ist mittig am Schlitten 34 der Lineareinheit 30 angeordnet, so dass das Antriebsmodul 50 zwischen den beiden Enden 33' bzw. 33'' der Antriebsspindel 33 hin und her bewegt werden kann, wie dies mit dem Pfeil 37 angedeutet ist. Die Antriebsmoduldrehachse 52 bewegt sich dabei ebenfalls mittig über die Trays 12', 12'' entlang einer Drehmittelpunktachse 230, wobei die Drehmittelpunktachse 230 und die Y-Achse 232 in diesem Ausführungsbeispiel zusammenfallen.
Über die Drehung 72 des Auslegerarms 70 kann die Drehhubachse 134 auf beide Seiten der Drehmittelpunktachse 230 bewegt werden.
Über ein entsprechende Bewegung des Schlittens 34 entlang der Y-Achse 232 und eine Drehung 72 des Auslegerarms 70 kann die Drehhubachse 134 über jedem Werkstück 16 positioniert werden.
Anschließend kann der Greifer 200 entlang der Drehhubachse 134 nach unten bewegt werden und ein Werkstück 16 gegriffen werden.
Bevorzugt wird der Greifer 200 fortlaufend entgegengesetzt zum Arm 70 gedreht, so dass er ständig eine gleich bleibende Drehstellung bzw. Orientierung relativ zur Arbeitszelle 14 und den Werkstücken 16 hat.
In 18 greift der Greifer 200 z. B. ein Werkstück 16, und in 19 übergibt er das Werkstück 16 an einem Übergabepunkt 235 zur weiteren Bearbeitung.
Die Anordnung der Drehmittelpunktachse 230 und der Lineareinheit 30 über der Bearbeitungsposition 237 für das mindestens eine Tray 12', 12'' hat den Vorteil, dass die Bearbeitungszelle 14 seitlich nur geringfügig größer sein muss als das mindestens eine Tray 12', 12''. Sofern die Drehmittelpunktachse 230 derart angeordnet ist, dass sie sich nicht direkt über der Bearbeitungsposition 237 befindet, muss die Montagezelle zumindest auf der entsprechenden Seite größer ausgestaltet werden.
Eine genau mittige Anordnung der Drehmittelpunktachse 230 über der Bearbeitungsposition 237 hat steuerungstechnische Vorteile, eine Verschiebung aus der genauen Mitte heraus ist jedoch auch möglich.
Die Anordnung des Hauptantriebs 53 für die Drehung 72 des Auslegerarms 70 und die Antriebe 54 und 56 für die Drehhubeinheit 130 im Antriebsmodul 50 ermöglicht eine Reduzierung der Masse des Auslegerarms 70 und der Drehhubeinheit 130 gegenüber einer Anordnung der entsprechenden Motoren am Auslegerarm 70 bzw. an der Drehhubeinheit 130. Hierdurch ist eine größere Beschleunigung und damit eine schnellere Bewegung des Auslegerarms 70 und der Drehhubeinheit 130 möglich, und der Hauptantrieb 53 kann kleiner ausgelegt werden.
Die Bearbeitungsposition 237 ist z. B. für Trays 12 mit einer Länge (Seite der Traygreifer 239) von 600 mm und einer Breite von 400 mm ausgelegt, und es ist z. B. eine Taktung von 3 Sekunden pro Werkstück 16 möglich. Anders ausgedrückt können 20 Werkstücke pro Minute verarbeitet werden.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.

Claims

Werkstückhandlingsystem (20), welches aufweist: Eine Lineareinheit (30), an der ein Antriebsmodul (50) verschiebbar angeordnet ist, einen Auslegerarm (70), welcher an dem Antriebsmodul (50) um eine gedachte Antriebsmodulachse (52) drehbar angeordnet ist, eine Drehhubeinheit (130), welche an dem Auslegerarm (70) angeordnet und dazu ausgebildet ist, relativ zum Auslegerarm (70) eine Drehbewegung (131) und eine Hubbewegung (132) zu ermöglichen, und welche zur Verbindung mit einem Greifer (200) zum Greifen von Werkstücken (16) ausgebildet ist.
Werkstückhandlingsystem nach Anspruch 1, bei welchem das Antriebsmodul (50) einen steuerbaren Hauptantrieb (53) aufweist, der zur Drehung des Auslegerarms (70) um die gedachte Antriebsmodulachse (52) ausgebildet ist.
Werkstückhandlingsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Antriebsmodul (50) mindestens einen steuerbaren Antrieb (54, 56) aufweist, wobei der steuerbare Antrieb (54, 56) dazu ausgebildet ist, die Drehbewegung (131) und Hubbewegung (132) der Drehhubeinheit (130) zu ermöglichen.
Werkstückhandlingsystem nach Anspruch 3, bei welchem die Kraftübertragung von dem mindestens einen steuerbaren Antrieb (54, 56) zur Drehhubeinheit zumindest teilweise über eine Hohlwelle (81, 82) erfolgt.
Werkstückhandlingsystem nach Anspruch 4, bei welchem das Antriebsmodul (50) zwei steuerbare Antriebe (54, 56) für die Drehhubeinheit (130) aufweist, und bei welchem die Kraftübertragung von den zwei steuerbaren Antrieben (54, 56) zur Drehhubeinheit (130) zumindest teilweise über zwei konzentrisch angeordnete Hohlwellen (81, 82) erfolgt.
Werkstückhandlingsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Bewegung des Antriebsmoduls (50) entlang der Lineareinheit (30) eine Bewegung des Drehmittelpunkts der gedachten Antriebsmodulachse (52) des Auslegerarms (70) entlang einer gedachten Drehmittelpunktachse (230) bewirkt, und bei welchem der Auslegerarm (70) und die Drehhubeinheit (130) dazu ausgebildet sind, eine Bewegung der Drehhubeinheit (130) auf beide Seiten der gedachten Drehmittelpunktachse (230) zu ermöglichen.
Werkstückhandlingsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Drehhubeinheit (130) zumindest in einer ersten Hubposition und mit Bezug auf die gedachte Antriebsmodulachse (52) zumindest teilweise auf gleichem Niveau mit dem Antriebsmodul (50) liegt, und bei welchem die Drehhubeinheit (130) so weit außen auf dem Auslegerarm (70) angeordnet ist, dass der Auslegerarm (70) mit der Drehhubeinheit (130) in der ersten Hubposition eine Drehbewegung (72) in einem Winkelbereich von mindestens 300° ausführen kann.
Werkstückhandlingsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Drehhubeinheit (130) eine gedachte Drehhubachse (134) und ein Antriebsglied (140) aufweist, welches die Drehbewegung (131) auf der gedachten Drehhubachse (134) und die Hubbewegung (132) entlang der gedachten Drehhubachse (134) ermöglicht, wobei das Antriebsglied (140) in einem vorgegebenen radialen Abstand von der gedachten Antriebsmodulachse (52) angeordnet ist.
Werkstückhandlingsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Greifer (200) mit der Drehhubeinheit (130) verbunden ist, wobei der Greifer (200) eine Druckluftkammer (214) zum Speichern von Druckluft aufweist.
Werkstückhandlingsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Drehhubeinheit (130) ein rohrförmiges Antriebsglied (140, 140') aufweist, mit dessen einem Ende ein Greifer (200) verbunden ist, wobei dem Greifer (200) über das rohrförmige Antriebsglied (140, 140') Druckluft zugeführt wird, und wobei in dem rohrförmigen Antriebsglied (140, 140') elektrische Leitungen (38) zum Greifer (200) verlaufen.
Werkstückhandlingsystem nach Anspruch 10, bei welchem der Greifer (200) mindestens ein Ventil (211, 212) zur Steuerung der Druckluftzufuhr aufweist, und wobei die in dem rohrförmigen Antriebsglied (140, 140') verlaufenden elektrischen Leitungen (38) zumindest teilweise elektrisch mit dem mindestens einen Ventil (211, 212) verbunden sind.
Werkstückhandlingsystem nach Anspruch 10 oder 11, bei welcher der Greifer (200) eine Druckluftkammer (214) aufweist, und bei welchem das rohrförmige Antriebsglied (140, 140') und die Druckluftkammer (214) zusammen als Druckluftspeicher dienen.
Werkstückhandlingsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei welchem der Greifer (200) ein Greifergehäuse (204), eine Druckluftkammer (214), mindestens ein Ventil (211, 212), einen Kolben (209) und mindestens einen im Greifergehäuse (204) verlaufenden Kanal (216, 222) aufweist, und bei welchem die Fluidverbindung von der Druckluftkammer (214) zum mindestens einen Ventil (211, 212) und vom mindestens einen Ventil (211, 212) zum Kolben über den mindestens einen im Greifergehäuse (204) verlaufenden Kanal (216, 222) erfolgt.
Trayhandlingsystem mit einem Werkstückhandlingsystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Montagezelle (14).