DE102012108716A1

DE102012108716A1 - Schleuse zur Bauteilhandhabung in einer Maschine sowie Verfahren zur Handhabung

Info

Publication number: DE102012108716A1
Application number: DE201210108716
Authority: DE
Inventors: Mathias Scheufler
Original assignee: Klingelnberg AG
Current assignee: Klingelnberg AG
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2014-03-20

Abstract

Vorrichtung (100), die als Bauteilschleuse zum Einsatz im Umfeld einer Maschine (200) ausgelegt ist, wobei die Maschine (200) einen Greifer (201) umfasst, der durch eine Steuerung (MS) automatisiert bewegbar ist. Die Maschine (200) kann ein Bauteil (B) aufnehmen oder abgeben. Die Vorrichtung (100) umfasst einen gemeinsamen Handhabungsbereich (101/102) und einen Schutzschirm (104), der so beweglich innerhalb der Vorrichtung (100) gelagert ist, dass der Schutzschirm (104) zwischen einer ersten Stellung (S1) und einer zweiten Stellung bewegbar ist. In der ersten Stellung (S1) versperrt der Schutzschirm (104) das manuelle Aufnehmen eines Bauteils (B) und/oder Abgeben eines Bauteils (B) im gemeinsamen Handhabungsbereich (101/102). In der zweiten Stellung (S2) versperrt der Schutzschirm (104) das Aufnehmen eines Bauteils (B) und/oder das Abgeben eines Bauteils (B) mittels des Greifers (201) im gemeinsamen Handhabungsbereich (101/102).

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Schleuse zur Bauteilhandhabung in einer Maschine, eine Maschine, z. B. eine Robotervorrichtung, mit einer solchen Schleuse sowie ein Verfahren zur Bauteilhandhabung in einer Maschine.
Hintergrund der Erfindung, Stand der Technik
Es gibt zahlreiche automatisiert arbeitende Maschinen, bei denen ein Greifer oder Maschinenarm auf ein Bauteil zugreift, um dieses einer Bearbeitung zu unterziehen. Typischerweise werden die Bauteile manuell in einen Übergabebereich eingebracht, der mit einer Schleuse versehen ist, um eine Gefährdung des Bedieners ausschliessen zu können. Analog kann auch das Entnehmen eines Bauteils erfolgen, wobei ein Greifer oder Maschinenarm ein Bauteil ablegt, bevor das Bauteil dann manuell entnommen wird.
Es gibt auch Robotervorrichtungen, die ein Bauteil automatisch aus einem Übergabebereich entnehmen, um das Bauteil z. B. einer Bearbeitungsmaschine zuzuführen, oder um das Bauteil z. B. in einem Montageprozess einzusetzen. Solche Robotervorrichtungen sind meist auch mit einer entsprechenden Schleuse ausgestattet.
Es sind verschiedene Ausführungen von Schleusen oder auch Bauteilspeichern für die sichere automatisierte Handhabung von Bauteilen bekannt. Darunter sind auch sogenannte SPC-Schubladen oder auch Schubladen, die als Bauteilespeicher dienen. SPC steht hier für statistic process control bzw. statistische Prozesskontrolle.
In den 1A und 1B ist eine beispielhafte Ansicht einer vorbekannten Schleuse 10 mit Tunnelausführung gezeigt. Die Schleuse 10 weist eine Schublade 1 auf, die durch eine translatorische Verlagerung aus der in 1A gezeigten ersten Position in die in 1B gezeigte zweite Position überführt werden kann. Die Schublade 1 ist vorzugsweise auf einer Teleskopschiene 2 wälzgelagert, und kann durch einen Tunnel 3 hindurch von der ersten Position in die zweite Position überführt werden. In der ersten Position befinden sich Bauteile B in einem Maschinenhandhabungsbereich 11 und in der zweiten Position befinden sich die Bauteile B in einem Bedienerhandhabungsbereich 12. Es kommt ein Schutzschirm 4 zum Einsatz, der ein Hindurchgreifen des Bedieners in den Maschinenhandhabungsbereich 11 verhindert. Der Tunnel 3 sorgt für eine räumliche Trennung der beiden Handhabungsbereiche 11 und 12 und verhindert auch ein Hindurchgreifen.
In 1C ist eine stark schematisierte Draufsicht der Schleuse 10 mit Tunnelausführung gemäss den 1A und 1B gezeigt. Eine Schleuse 10 mit Tunnelausführung hat in etwa einen Flächenbedarf von (3 × SL) × SB. SL ist die Schubladenlänge und SB die Schubladenbreite.
In den 2A und 2B ist eine beispielhafte Ansicht einer vorbekannten Schleuse 10 mit SPC-Schublade 1 und Rollladen 5 gezeigt. Die Schleuse 10 weist eine Schublade 1 auf, die durch eine translatorische Verlagerung aus der in 2A gezeigten ersten Position in die in 2B gezeigte zweite Position überführt werden kann. Bei geschlossenem Rollladen 5 (wie in 2A gezeigt) kann die Schublade 1 nicht betätigt werden. Erst nach dem Hochbewegen des Rollladens 5 (wie in 2B gezeigt) kann die Schublade 1 ausgezogen werden. Gleichzeitig ist dann auch der Bereich zur Maschine hin geschützt. Die Schublade 1 ist vorzugsweise auf einer Teleskopschiene 2 wälzgelagert.
In 2C ist eine stark schematisierte Draufsicht der Schleuse 10 mit Tunnelausführung gemäss den 2A und 2B gezeigt. Eine Schleuse 10 mit SPC-Schublade 1 und Rollladen 5 hat in etwa einen Flächenbedarf von (2 × SL) × SB.
Weitere Ausführungsformen umfassen zum Beispiel eine Art Schublade, die vertikal verschoben werden kann. Um den unbefugten Zugriff zu verhindern, kann eine Schiebetüre eingesetzt werden. Eine solche Ausführungsform hat in etwa auch einen Flächenbedarf von (2 × SL) × SB (anlog zu 2C).
Alle diese vorbekannten Ausführungsformen sind dabei von folgenden Merkmalen geprägt:

1. Eine Entnahme eines Bauteils ist ohne Prozessunterbrechung möglich, d. h. der Roboter oder die Maschine kann während der manuellen Entnahme oder dem manuellen Hinzufügen von Bauteilen weiterarbeiten.
2. Das Reingreifen bzw. Hineinlangen in die Roboterzelle oder die Maschine durch das Bedienerperson wird durch bauliche Maßnahmen verhindert. Dabei kommen hauptsächlich sicherheitstechnische Vorkehrungen wie Tunnelschleusen 3 (siehe 1A, 1B) oder Rollos 5 (siehe 2A, 2B) oder Schiebetüren bzw. Schiebehauben zum Einsatz.
3. Alle bekannten Systeme arbeiten mit einer Verriegelung oder Zuhaltung der Sicherheitseinrichtungen, die über ein Steuerungssystem gesteuert bzw. durch Anmelden am Steuerungssystem freigegeben werden kann.
4. Alle bekannten Systeme sind mechanisch und steuerungstechnisch sehr aufwendig, nehmen einen grossen Stellplatz ein und sind mit hohen Fertigungskosten verbunden.

Oftmals lassen sich die Bauteilhandhabungsvorrichtungen samt Schleusen wegen ihrer Größe und des Platzbedarfs nur bedingt in Layouts unterbringen bzw. sinnvoll im Layout eines Maschine oder eines Roboters anordnen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen ungehinderten Bauteilefluss bei der Zufuhr und/oder Abfuhr von Bauteilen in einer automatisierten Maschine zu ermöglichen. Es geht also um das Ausschleusen und/oder Einschleusen von Bauteilen. Dabei soll vor allem der Platzbedarf einer solchen Schleuse gegenüber den vorbekannten Lösungen reduziert werden.
Der Begriff Schleuse wird hier nicht verwendet, um anzudeuten, dass der technische Aufbau einer Schleuse, wie sie aus der Schifffahrt bekannt ist, nachgebildet wird. Es geht dabei vielmehr bei allen Ausführungsformen um die Funktion einer Schleuse, die jeweils nur von einer Seite her bedien- oder zugreifbar ist.
Insbesondere geht es darum, die Kosten einer Schleuse zur Bauteilhandhabung möglichst niedrig zu halten und deren Baugrösse gegenüber dem Stand der Technik bei gleicher Sicherheit zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung gelöst, die hier als Bauteilschleuse bezeichnet wird.
Diese Vorrichtung ist als Bauteilschleuse zum Einsatz im Umfeld einer Maschine ausgelegt, wobei die Maschine einen Greifer umfasst, der durch eine Steuerung automatisiert bewegbar ist. Die Maschine kann ein Bauteil aufnehmen oder abgeben. Die Vorrichtung umfasst gemäss Erfindung einen gemeinsamen, stationären Handhabungsbereich und einen beweglichen Schutzschirm. Der Schutzschirm ist so beweglich innerhalb der Vorrichtung gelagert, dass der Schutzschirm zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar ist. Der bewegliche Schutzschirm ist oberhalb des gemeinsamen, stationären Handhabungsbereichs angeordnet. In der ersten Stellung versperrt der Schutzschirm das manuelle Aufnehmen eines Bauteils und/oder Abgeben eines Bauteils im gemeinsamen Handhabungsbereich. In der zweiten Stellung versperrt der Schutzschirm das Aufnehmen eines Bauteils und/oder das Abgeben eines Bauteils mittels des Greifers im gemeinsamen Handhabungsbereich.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 zu entnehmen.
Es wird als ein Vorteil der Erfindung angesehen, dass der Flächenbedarf bei gleich grosser Kapazität wie bei einer Schleuse nach 2A in etwa nur halb so groß ist. Im Vergleich zu einer Schleuse nach 1A beträgt der Flächenbedarf in etwa nur ein Drittel.
Eine Maschine der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Steuerung und einen Greifer umfasst, der durch die Steuerung automatisiert bewegbar ist, um ein Bauteil aufnehmen und/oder abgeben zu können. Weiterhin umfasst diese Maschine eine Vorrichtung, die als Bauteilschleuse ausgelegt ist, wobei diese Vorrichtung so im Umfeld der Maschine angeordnet ist, dass der Greifer ein Bauteil aus dem gemeinsamen Handhabungsbereich aufnehmen oder in diesen abgeben kann. Ausserdem ist die Vorrichtung schaltungstechnisch/steuerungstechnisch in die Maschine „eingebunden”.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Maschine sind den abhängigen Ansprüchen 12 bis 15 zu entnehmen.
Die Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung auch durch ein Verfahren gelöst, dessen Merkmale dem Anspruch 16 zu entnehmen sind.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind den abhängigen Ansprüchen 17 und 18 zu entnehmen.
ZEICHNUNGEN
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
1A zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer vorbekannten Bauteilschleuse mit Tunnelausführung in einer ersten Stellung, die es einer Maschine ermöglicht auf ein Bauteil zuzugreifen;
1B zeigt eine schematische Perspektivdarstellung der Bauteilschleuse nach 1A in einer zweiten Stellung, die es einem Bediener ermöglicht manuell auf ein Bauteil zuzugreifen;
1C zeigt eine schematische, stark vereinfachte Draufsicht der Bauteilschleuse nach 1A in der ersten Stellung;
2A zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer vorbekannten Bauteilschleuse mit Schublade und Rollladen in einer ersten Stellung, die es einer Maschine ermöglicht auf ein Bauteil zuzugreifen;
2B zeigt eine schematische Perspektivdarstellung der Bauteilschleuse nach 2A in einer zweiten Stellung, die es einem Bediener ermöglicht manuell auf ein Bauteil zuzugreifen;
2C zeigt eine schematische, stark vereinfachte Draufsicht der Bauteilschleuse nach 2A in der ersten Stellung;
3A zeigt eine schematische Perspektivdarstellung (in einer maschinenseitigen Ansicht) einer ersten Bauteilschleuse der Erfindung in einer ersten Stellung (S1), die es einer Maschine ermöglicht auf ein Bauteil zuzugreifen;
3B zeigt eine schematische Perspektivdarstellung der Bauteilschleuse nach 3A (in einer maschinenseitigen Ansicht) in einer zweiten Stellung (S2), die es einem Bediener ermöglicht manuell auf ein Bauteil zuzugreifen;
3C zeigt eine schematische, stark vereinfachte Draufsicht der Bauteilschleuse nach 3A in der ersten Stellung (S1);
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Bauteilschleuse der Erfindung in einer ersten Stellung (S1), die es einer Maschine ermöglicht auf ein Bauteil zuzugreifen;
5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer dritten Bauteilschleuse der Erfindung in einer ersten Stellung (S1), die es einer Maschine ermöglicht auf ein Bauteil zuzugreifen;
6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer vierten Bauteilschleuse der Erfindung in einer ersten Stellung (S1), die es einer Maschine ermöglicht auf ein Bauteil zuzugreifen;
7 zeigt eine Seitenansicht einer Maschine, hier in Form eines Roboters, samt einer schematischen Schnittdarstellung einer weiteren Bauteilschleuse der Erfindung in einer ersten Stellung (S1), die es dem Roboter ermöglicht einen Korb oder ein Gebinde mit mehreren Bauteilen im gemeinsamen Handhabungsbereich abzustellen;
8 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung (in einer maschinenseitigen Ansicht) einer weiteren Vorrichtung mit zwei Bauteilschleusen der Erfindung;
9 zeigt eine schematische Draufsicht einer Maschine mit Roboterarm und mit einer weiteren Ausführungsform einer Bauteilschleuse der Erfindung, die in eine Schutzumbauung oder Absperrung integriert ist;
10A zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Bauteilschleuse der Erfindung in einer ersten Stellung (S1);
10B zeigt eine schematische Perspektivdarstellung der Bauteilschleuse der 10A in einer zweiten Stellung (S2).
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung werden Begriffe verwendet, die auch in einschlägigen Publikationen und Patenten Verwendung finden. Es sei jedoch angemerkt, dass die Verwendung dieser Begriffe lediglich dem besseren Verständnis dienen soll. Der erfinderische Gedanke und der Schutzumfang der Patentansprüche soll durch die spezifische Wahl der Begriffe nicht in der Auslegung eingeschränkt werden. Die Erfindung lässt sich ohne weiteres auf andere Begriffssysteme und/oder Fachgebiete übertragen. In anderen Fachgebieten sind die Begriffe sinngemäß anzuwenden.
Es geht konkret um eine Vorrichtung 100, die hier als Bauteilschleuse bezeichnet wird und die speziell zum Einsatz im Umfeld einer Maschine 200 ausgelegt ist. Bei der Maschine 200 handelt es sich um eine Maschine (z. B. in Form eines Roboters), die einen Greifer 201 umfasst, der durch eine (Maschinen-)Steuerung MS automatisiert bewegbar ist, um ein Bauteil B aufnehmen oder abgeben zu können. Der Begriff Greifer 201 wird verwendet, um ein mechanisches Handhabungsmittel zu umschreiben, das durch die (Maschinen-)Steuerung MS bewegt werden kann.
In den 3A und 3B ist eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Bauteilschleuse 100 der Erfindung gezeigt. Die Bauteilschleuse 100 weist keine Schublade auf, die translatorisch verlagert oder verschoben werden kann. Im Gegenteil, der sogenannt Maschinenhandhabungsbereich 101 und der Bedienerhandhabungsbereich 102 sind stationär ausgelegt und sie befinden sich beide am gleichen Ort. D. h., es gibt gemäss Erfindung einen gemeinsamen Handhabungsbereich (hier mit 101/102 bezeichnet). Dieser gemeinsame Handhabungsbereich 101/102 wird nicht verlagert, um für eine räumliche Trennung des Maschinenhandhabungsbereichs 101 von dem Bedienerhandhabungsbereich 102 zu sorgen, sondern der Zugang zu dem gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 wird zeitlich geregelt bzw. gesteuert.
Dies geschieht gemäss Erfindung dadurch, dass ein Schutzschirm 104 zum Einsatz kommt, der so beweglich innerhalb der Vorrichtung 100 gelagert ist, dass dieser zwischen einer ersten Stellung S1 und einer zweiten Stellung S2 bewegbar ist. Die erste Stellung S1 ist in 3A und die zweite Stellung S2 ist in 3B gezeigt. Beide Figuren zeigen eine perspektivische Ansicht der Bauteilschleuse 100 von der Maschinenseite aus betrachtet. Ein Bediener M ist in beiden Figuren schematisch auf der Bedienerseite stehend gezeigt.
Gemäss Erfindung versperrt der Schutzschirm 104 in der ersten Stellung S1 das manuelle Aufnehmen eines Bauteils B aus dem gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 und/oder das manuelle Abgeben eines Bauteils B in den gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102. Der gezeigte Bediener M kann weder durch den Schutzschirm 104 hindurch noch um den Schutzschirm 104 herum an den gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 gelangen.
Gemäss Erfindung versperrt der Schutzschirm 104 in der zweiten Stellung S2 das Aufnehmen eines Bauteils B mittels eines Greifers 201 der Maschine 200 (siege z. B. 7) aus dem gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 und/oder das Abgeben (Ablegen) eines Bauteils mittels des Greifers 201 in dem gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102. Der gezeigte Bediener M kann nun problemlos an den gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 gelangen, während der Zugriff eines Greifers 201 der Maschine 200 versperrt ist.
Gemäss Erfindung kommt es nicht zu einer räumlichen Trennung der beiden Handhabungsbereiche 101 und 102, sondern es wird bei allen Ausführungsformen eine zeitliche Trennung des Zugriffs auf einen gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 vorgenommen.
In 3C ist eine stark schematisierte Draufsicht des gemeinsamen Handhabungsbereichs 101/102 gemäss den 3A und 3B gezeigt. Eine solche Ausführungsform einer Bauteilschleuse 100 hat in etwa einen Flächenbedarf von SL × SB. SL ist die Schubladenlänge und SB die Schubladenbreite.
Das anhand der 3A und 3B beschriebene Wirkprinzip einer ersten Ausführungsform, wird nun anhand einer weiteren, stark schematisierten Darstellung in 4, weiter erläutert. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform. Die Bauteilschleuse 100 umfasst hier ein Ständerwerk oder Gerüst 103, das zum Beispiel zwei Seitenwangen 105.1 und 105.2 und eine oder mehrere Querstreben oder Querpanele 106.1, 106.2 umfassen kann. Das Ständerwerk oder Gerüst 103 ist vorzugsweise in sich stabil (im Sinne von freistehend stabil), oder es ist mit Elementen der Maschine 200 verbunden, um die notwendige Stabilität zu erhalten.
Der gemeinsame Handhabungsbereich 101/102 hat in den meisten Fällen eine horizontale Ausrichtung und ist hier in Form einer Wanne ausgebildet, die ein Bauteil B umfasst. Wichtig ist, dass die Tiefe der Wanne so ausgelegt ist, dass Bauteile B, die sich darin befinden, nicht mit dem sich bewegenden Schutzschirm 104 kollidieren.
Der gemeinsame Handhabungsbereich 101/102 kann bei allen Ausführungsformen mit Aufnahmebuchten, Unterteilungen, Fächern oder dergleichen versehen sein, um die Bauteile B in vorbestimmte Positionen bringen zu können. In 3A sind solche Unterteilungen des Handhabungsbereichs 101/102 zu erkennen.
4 zeigt den Schutzschirm 104 in der Stellung S1. Ein Benutzer M, der in 4 links von der Vorrichtung 100 stehen würde, hätte keinen Zugriff auf das Bauteil B im gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102. Der Schutzschirm 104 ist so um die Horizontalachse A1 schwenkbar gelagert, dass er in der ersten Stellung S1 eine vertikale Ausrichtung und in der zweiten Stellung S2 eine schräge Ausrichtung hat. Der Schutzschirm ist in der schrägen Ausrichtung strichliert dargestellt und mit dem Bezugszeichen 104' bezeichnet.
Die Führung/Lagerung der Horizontalachse A1 ist in 4 nicht gezeigt. Der abwärtsgerichtete Pfeil P1 deutet an, dass sich bei einer Ausführungsform der Erfindung der Schutzschirm 104 samt seiner Horizontalachse A1 ein Stück abwärts bewegt, während der Schutzschirm 104 aus der Stellung S1 in die Stellung S2 geschwenkt wird. Das Verlagern der Unterkante 104.1 des Schutzschirms 104 ist in 4 durch den Pfeil P2 angedeutet.
Die Bewegung P1 nach unten muss nicht bei allen Ausführungsformen vorgesehen sein. Der Schutzschirm 104 kann z. B. auch so ausgelegt sein, dass er sich teleskopartig (mittels Federdruck) verlängert. Beim manuellen Öffnen wird der Schutzschirm 104 vorzugsweise bei allen Ausführungsformen solange durch die Steuerung MS blockiert, bis keine Gefahr mehr in dem Bereich 101/102 besteht. Vorzugsweise wird der Bereich 101/102 für die Maschine (z. B. für einen Roboter) ausgeblendet, damit dieser nicht „weis”, dass er dort hinfahren kann.
Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen unterhalb oder oberhalb des Schutzschirms 104 in der Position S1 ein kleiner Spalt vorhanden ist.
Das in 4 gezeigte Prinzip kann auch umgekehrt eingesetzt werden. In diesem umgekehrten Fall hat der Schutzschirm 104 in der zweiten Stellung S2 eine vertikale Ausrichtung und in der ersten Stellung S1 eine schräge Ausrichtung. Anders als in 4 würde dann der Zugriff des Bedieners M von rechts und der Zugriff der Maschine von links erfolgten.
Das bisher beschriebene Prinzip kann auch wie folgt weiter entwickelt und umgesetzt werden. Zu dieser Umsetzung zeigt 5 ein schematisches Beispiel. Nun nimmt der Schutzschirm 104 sowohl in der ersten Stellung S1 als auch in der zweiten Stellung S2 eine schräge Ausrichtung ein. Der Bedienerzugriff erfolgt bei der Darstellung nach 5 von links. Steht der Schutzschirm 104 auf der linken Seite schräg, d. h. steht dieser in der ersten Stellung S1, so ist dem Bediener der Zugriff versperrt. Steht der Schutzschirm 104 auf der rechten Seite schräg, d. h. steht dieser in der zweiten Stellung S2, so ist dem Greifer 201 der Maschine 200 der Zugriff versperrt. Der Schutzschirm 104 ist in der zweiten Stellung strichliert gezeigt und mit dem Bezugszeichen 104' gekennzeichnet. Damit der Schutzschirm 104 nicht mit dem gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 bzw. mit einer Wanne, die zur Aufnahme der Bauteile B dient, kollidiert, erfolgt beim Überführen von der ersten Stellung S1 in die zweite Stellung S2 ein zwischenzeitliches Anheben und Absenken des Schutzschirms 104. Zu diesem Zweck kann an dem Ständerwerk oder Gerüst 103 zum Beispiel eine Führungskulisse 107 vorgesehen sein.
Um dem Schutzschirm 104 bei allen Ausführungsformen eine sichere und stabile Führung zu geben, kommt vorzugsweise im Bereich der (Horizontal-)Achse A1 eine gerade, schräg oder gekrümmt verlaufende Führungskulisse 107 und im Bereich der Unterkante 104.1 des Schutzschirms 104 ein Paar von Gleitschuhen oder -stiften 109 zum Einsatz. Diese Gleitschuhe oder -stifte 109 können in seitlichen Horizontalführungen 108 des Ständerwerks oder Gerüsts 103 geführt sein. Eine der seitlichen Horizontalführungen 108 ist in 5 im Bereich der Unterkante 104.1 des Schutzschirms 104 angedeutet und ein beispielhafter Gleitstift ist als kleiner Kreis 109 dargestellt.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen von einem gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 ausgehen, der eine horizontale Ausrichtung hat. Der gemeinsame Handhabungsbereich 101/102 kann aber je nach Bedarf bei allen Ausführungsformen auch eine andere Ausrichtung haben. Beispielsweise kann der gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 schräg stehen oder vertikal angeordnet sein. Die Anordnung des Schutzschirms 104 und die Bewegungen des Schutzschirms 104 können sich daher bei diesen anderen Anordnungsformen auch ändern. Der Schutzschirm 104 kann in solchen Fällen z. B. um eine Vertikalachse (siehe z. B. 10A und 10B) schwenkbar gelagert sein, um ein Beispiel zu nennen.
Das bisher beschriebene Prinzip kann auch wie folgt weiter entwickelt und umgesetzt werden. Zu dieser Umsetzung zeigt 6 ein schematisches Beispiel. Nun behält der Schutzschirm 104 sowohl in der ersten Stellung S1 als auch in der zweiten Stellung S2 seine vertikale Ausrichtung. Der Schutzschirm 104 ist so entlang einer Horizontalachse A2 horizontal verschiebbar gelagert, dass er stets seine vertikale Ausrichtung beibehält. In der ersten Stellung S1 steht der Schutzschirm 104 links (wie in 6 gezeigt) senkrecht zum Untergrund U. Zum Überführen in die zweite Stellung S2, wird der Schutzschirm 104 entlang zweier horizontalen Führungsschienen 108, 110 nach rechts verlagert, bis er ganz rechts am Anschlag steht. Der Schutzschirm 104 ist in der zweiten Stellung S2 strichliert gezeigt und mit dem Bezugszeichen 104' gekennzeichnet.
Vorzugsweise ist die Horizontalachse A1 bei allen Ausführungsformen in einer Kulissenführung gelagert, die mit dem Ständerwerk oder Gerüst 103 verbunden ist.
In 7 ist ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung 100 gezeigt, die als Bauteilschleuse zum Einsatz im Umfeld einer Maschine 200 (hier ein Roboter) ausgelegt ist. Die Maschine 200 umfasst einen Greifer 201, der durch eine Steuerung MS automatisiert bewegbar ist. Die Maschine 200 kann mit dem Greifer 201 ein Bauteil B aufnehmen oder abgeben. Die Maschine 200 der 7 ist mit einem Roboterarm 203 und Greifer 201 bestückt, der einen Korb oder ein Gebinde 202 greifen kann, das mehrere Bauteile B enthält. Rechts ist in 7 schematisch eine Vorrichtung 100 gezeigt, die in etwa der Vorrichtung 100 der 3A und 3B entspricht. Der gemeinsame Handhabungsbereich 101/102 ist in 7 als eine Eben oder Platform ausgelegt, die ein Abstellen des Korbs oder eines Gebindes 202 ermöglicht. Da sich der Schutzschirm 104 ist in der ersten Stellung S1 befindet, hat der Greifer 201 der Maschine 200 freien Zugang und kann den Korb oder das Gebinde 202 im gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 abstellen. Erst nachdem der Schutzschirm 104 in die zweiten Stellung S2 überführt wurde, kann ein Bediener M den Korb oder das Gebinde 202 entnehmen.
Vorzugsweise sind die Bewegungen des Schutzschirms 104 bei allen Ausführungsformen automatisiert. Es sind aber auch einfache Anwendungen denkbar, bei denen die Bewegungen des Schutzschirms 104 manuell ausgeführt werden. Wichtig ist jedoch die schaltungstechnische Einbindung der Vorrichtung 100 in die Steuerungshoheit der Maschine 200.
Vorzugsweise weisen daher alle Ausführungsformen einen Sperr- oder Riegelmechanismus 120 auf, der schaltungstechnisch ansteuerbar ist, um von einem gesperrten Zustand in einen entsperrten Zustand überführt werden zu können. In 7 ist ein solcher Sperr- oder Riegelmechanismus 120 durch ein Dreieck symbolisiert, das so angeordnet ist, dass es den Schutzschirm 104 in der Stellung S1 sperren kann. Sobald der Schutzschirm 104 gesperrt ist, kann er nicht mehr aus der Stellung S1 in die Stellung S2 überführt werden. Erst wenn die Maschine 200 den Zugriff auf den gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 beendet hat, wird der Sperr- oder Riegelmechanismus 120 entsperrt, bevor dann der Schutzschirm 104 automatisch oder manuell in die zweite Stellung S2 überführt werden kann.
In 7 ist eine schaltungstechnische Steuerleitung V1 angedeutet, um schematisch darzustellen, dass die Steuerung MS der Maschine 200 so ausgelegt ist, dass sie den Sperr- oder Riegelmechanismus 120 betätigen kann. Eine schaltungstechnische Anbindung an die Steuerung MS der Maschine 200 ist je nach Anwendungsgebiet sinnvoll, da die Steuerung MS ein Ablaufprogramm umfasst, das die auszuführenden Bewegungen der Maschine 200 und auch des Greifers 201 vorgibt. Wenn das Ablaufprogramm in eine Phase übergeht, bei der kein Zugriff des Greifers 201 auf den gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 ausgeübt wird, kann die Steuerung MS über die Steuerleitung V1 den Sperr- oder Riegelmechanismus 120 entsperren und das manuelle oder automatisierte Überführen des Schutzschirms 104 von der ersten Stellung S1 in die zweite Stellung S2 ermöglichen oder ausführen. Rechtzeitig bevor der Greifer 201 wieder auf den gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 zugreift, kann dieser Vorgang umgekehrt werden.
Vorzugsweise ist bei allen Ausführungsformen ein Sicherheitsmechanismus implementiert, der mindestens einen Sensor F1 umfasst. In 7 ist ein solcher Sensor F1 durch einen Kreis am Schutzschirm 104 symbolisiert. Der Sensor F1 ist so angeordnet, dass er die Position des Schutzschirms 104 erkennen und über eine Signalverbindung V2 an die Steuerung MS übermitteln kann. Die Signalverbindung V2 ist typischerweise unidirektional, während die Steuerleitung V1 typischerweise bidirektional ausgelegt ist.
Vorzugsweise ist bei allen Ausführungsformen ein Sicherheitsmechanismus implementiert, indem ein separates Software- und/oder Hardware-Modul (hier auch Safety-Modul SM) vorgesehen ist, das in Sicherheitsfragen die Oberhoheit über andere Abläufe hat. Das Safety-Modul SM dient quasi als oberste Instanz, die (z. B. mit einem high-priority interrupt) in Abläufe der Steuerung MS eingreifen kann, um zum Beispiel eine Bewegung des Greifers 201 zu stoppen, falls sich der Schutzschirm 104 nicht in der richtigen Stellung (z. B. in der Stellung S1) befinden sollte. In 7 ist das Safety-Modul SM durch ein Oval symbolisiert, das in die Steuerung MS eingreifen kann. Falls ein solches Safety-Modul SM vorhanden ist, wird durch die Software und/oder Hardware sicher gestellt, dass Signale des Sensors F1 stets zur Verarbeitung an das Safety-Modul SM geleitet werden.
In 8 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform baut auf der Ausführungsform auf, die in den 3A und 3B gezeigt ist und weiter oben beschrieben wurde. Es wird hier auf die Beschreibung der 3A und 3B verwiesen. 8 zeigt eine Vorrichtung 100, die als Doppelschleuse bezeichnet wird. Die rechte Schleuse befindet sich in der zweiten Stellung S2 und der Bediener M kann ungestört auf den rechten Handhabungsbereich 101/102 zugreifen. Die linke Schleuse befindet sich in der ersten Stellung S1 und die Maschine 200 (hier nicht gezeigt) kann ungestört auf den linken Handhabungsbereich 101/102 zugreifen.
Anders als in den 3A und 3B gezeigt, hat hier das Ständerwerk oder Gerüst 103 folgende zusätzliche Elemente: eine weitere untere Querstrebe oder Querpanel 106.3; eine weitere obere Querstrebe oder Querpanel (nicht zu erkennen, da von dem linken Schutzschirm 104 verdeckt); eine weitere Seitenwange 105.3; und einen weiteren (zweiten) gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102. Die Vorrichtung 100 nach 8 umfasst vorzugsweise zwei unabhängig ansteuerbare Sperr- oder Riegelmechanismen und mindestens zwei unabhängig auslesbare Sensoren (nicht gezeigt).
Die Vorrichtung 100 nach 8 erlaubt ein unterbrechungsfreies Arbeiten und hat eine Grundfläche, die in etwa der Fläche eine vorbekannten Lösung nach 2A entspricht.
Die Vorrichtung 100 nach 8 muss lediglich schaltungs-/steuerungstechnisch eingebunden werden, und bei der Programmierung der Bewegungsabläufe der Maschine 200 muss ein Wechsel zwischen dem ersten gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 und dem zweiten gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 vorgesehen sein. Wenn z. B. ein Sensor F1 am rechten Schutzschirm 104 das Erreichen der Stellung S1 anzeigt und ein weiterer Sensor F1 am linken Schutzschirm 104 das Erreichen der Stellung S2 anzeigt, sollte die Maschine 200 ab sofort auf den ersten gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 zugreifen.
Das Ständerwerk oder Gerüst 103 bildet vorzugsweise bei allen Ausführungsformen einen Seitenschutz, der das Herumgreifen eines Bedieners M verhindern soll. Es sind aber auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Bauteilschleuse 100 samt Schutzschirm 104 in eine Schutzumbauung oder Absperrung 130 der Maschine 200 integriert ist, wie in 9 in einer stark vereinfachten Draufsicht angedeutet. 9 zeigt eine Maschine 200 mit einem Greifer 201, der an einem dreh- und schwenkbaren Roboterarm 203 sitzt und im gezeigten Moment in Richtung eines Bauteils B bewegt wird, das sich im gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102 befindet. Der Schutzschirm 104 sitzt hier im Wesentlichen fluchtend zu den Elementen der Schutzumbauung oder Absperrung 130 und befindet sich in der ersten Stellung S1. Der Bediener M (hier nicht gezeigt) hat im gezeigten Moment keinen Zugriff auf den gemeinsamen Handhabungsbereich 101/102.
Um die Fertigungskosten gering zuhalten, ist vorzugsweise eine manuelle Bedienung des Schutzschirms 104, z. B. mit einem Handgriff 110 (siehe 4), vorgesehen.
Allerdings sind auch Ausführungsformen mit einem Antrieb für den Schutzschirm 104 möglich. Für einen kostengünstigen Antrieb ist ein (vorzugsweise kolbenloser) Pneumatikzylinder prädestiniert. In den 3A und 3B ist eine mögliche Position für einen solchen Pneumatikzylinder mit dem Bezugszeichen 111 bezeichnet. Möglich sind jedoch auch andere Antriebe für den Schutzschirm 104, wie z. B. ein Elektromotor mit Kette oder Seilzug, oder ein hydraulischer Antrieb.
Bezugszeichenliste

1: Schublade
2: Teleskopschiene
3: Tunnel
4: Schutzschirm
5: Rollladen
10: Schleuse
11: Maschinenhandhabungsbereich
100: Bauteilschleuse
101: Maschinenhandhabungsbereich
102: Bedienerhandhabungsbereich
103: Ständerwerk oder Gerüst
101/102: Gemeinsamer Handhabungsbereich
104: Schutzschirm
104': Schutzschirm geschwenkt
104.1: Unterkante
105.1, 105.2, 105.3: Seitenwangen
106.1, 106.2, 106.3: Querstreben oder Querpanele
107: Führungskulisse
108: Horizontalführungen
109: Gleitschuh oder -stift
110: Handgriff
111: Position für Pneumatikzylinder
120: Sperr- oder Riegelmechanismus
130: Schutzumbauung oder Absperrung
200: Maschine/Roboter
201: Greifer
202: Korb oder Gebinde
A1: Horizontalachse
A2: Horizontalachse
B: Bauteile
F1: Sensor
M: Bediener
MS: (Maschinen-)Steuerung
P1. P2: Pfeile
S1: Erste Stellung
S2: zweite Stellung
SB: Schubladenbreite
SL: Schubladenlänge
SM: Safety-Modul
U: Untergrund
V1: Steuerleitung
V2: Signalverbindung

Claims

Vorrichtung (100), die als Bauteilschleuse zum Einsatz im Umfeld einer Maschine (200) ausgelegt ist, wobei die Maschine (200) einen Greifer (201) umfasst, der durch eine Steuerung (MS) automatisiert bewegbar ist, um ein Bauteil (B) aufnehmen oder abgeben zu können, wobei die Vorrichtung (100) einen Maschinenhandhabungsbereich (101) zum Aufnehmen eines Bauteils (B) und/oder zum Abgeben eines Bauteils (B) mittels des Greifers (201) und einen Bedienerhandhabungsbereich (102) zum manuellen Aufnehmen eines Bauteils (B) und/oder Abgeben eines Bauteils (B), und wobei die Vorrichtung (100) einen Schutzschirm umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass – der Maschinenhandhabungsbereich (101) und der Bedienerhandhabungsbereich (102) stationär ausgelegt sind und sich am gleichen Ort befinden, um so als gemeinsamer Handhabungsbereich (101/102) zu dienen, – der Schutzschirm (104) so beweglich innerhalb oder an der Vorrichtung (100) gelagert ist, dass der Schutzschirm (104) zwischen einer ersten Stellung (S1) und einer zweiten Stellung (S2) bewegbar ist, wobei der Schutzschirm (104) in der ersten Stellung (S1) das manuelle Aufnehmen eines Bauteils (B) und/oder Abgeben eines Bauteils (B) im gemeinsamen Handhabungsbereich (101/102) versperrt, und wobei der Schutzschirm (104) in der zweiten Stellung (S2) das Aufnehmen eines Bauteils (B) und/oder das Abgeben eines Bauteils (B) mittels des Greifers (201) im gemeinsamen Handhabungsbereich (101/102) versperrt.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Handhabungsbereich (101/102) eine horizontale Ausrichtung hat und, dass der Schutzschirm (104) so um eine Horizontalachse (A1) schwenkbar gelagert ist, dass er in der ersten Stellung (S1) eine vertikale Ausrichtung und in der zweiten Stellung (S2) eine schräge Ausrichtung hat.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Handhabungsbereich (101/102) eine horizontale, vertikale oder schräge Ausrichtung hat und, dass der Schutzschirm (104) um eine Achse (A1) schwenkbar gelagert ist, die senkrecht verläuft.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Handhabungsbereich (101/102) eine horizontale Ausrichtung hat und, dass der Schutzschirm (104) so um eine Horizontalachse (A1) schwenkbar gelagert ist, dass er in der zweiten Stellung (S2) eine vertikale Ausrichtung und in der ersten Stellung (S1) eine schräge Ausrichtung hat.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Handhabungsbereich (101/102) eine horizontale Ausrichtung hat und, dass der Schutzschirm (104) so um eine in einer Mittellage befindliche Horizontalachse (A1) schwenkbar gelagert ist, dass er in der zweiten Stellung (S2) eine schräge Ausrichtung und in der ersten Stellung (S1) eine schräge Ausrichtung hat.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontalachse (A1) senkrecht, schräg oder kurvenförmig entlang einer Kulissenführung (107) verlagerbar ist, während der Schutzschirm (104) eine Schwenkbewegung ausführt.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Handhabungsbereich (101/102) eine horizontale Ausrichtung hat und, dass der Schutzschirm (104) so entlang einer Horizontalachse (A2) verschiebbar gelagert ist, dass der Schutzschirm (104) in der zweiten Stellung (S2) eine vertikale Ausrichtung und in der ersten Stellung (S1) eine vertikale Ausrichtung hat.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Sperr- oder Riegelmechanismus (120) umfasst, der schaltungstechnisch ansteuerbar ist, um von einem gesperrten Zustand in einen entsperrten Zustand überführt werden zu können.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperr- oder Riegelmechanismus (120) schaltungstechnisch mit der Steuerung (MS) der Maschine (200) verbindbar ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Sensor (F1) umfasst, der schaltungstechnisch auslesbar ist, um den ersten Zustand (S1) von dem zweiten Zustand (S2) unterscheiden zu können.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (F1) schaltungstechnisch mit der Steuerung (MS) der Maschine (200) verbindbar ist, um der Steuerung (MS) Information über die gegenwärtige Position des Schutzschirms (104) liefern zu können.
Maschine (200) mit mindestens einer Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (200) eine Steuerung (MS) und einen Greifer (201) umfasst, der durch die Steuerung (MS) automatisiert bewegbar ist, um ein Bauteil (B) aufnehmen oder abgeben zu können.
Maschine (200) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Metall-Bearbeitungsmaschine handelt, die mittels Greifer (201) ein Bauteil (B) aufnehmen und einer Bearbeitung zuführen und/oder nach einer Bearbeitung ein Bauteil (B) abgeben kann.
Maschine (200) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine CNC-gesteuerte Verzahnungsmaschine oder um eine CNC-gesteuerte Werkzeugbearbeitungsmaschine handelt.
Maschine (200) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Roboter handelt, die mittels Greifer (201) ein Bauteil (B) aufnehmen und/oder ein Bauteil (B) abgeben kann.
Verfahren zur Bauteilhandhabung in einer Maschine (200) mit den folgenden Schritten: – manuelles Bereitstellen eines Bauteils (B) in einem gemeinsamen Handhabungsbereich (101/102), – Überführen eines Schutzschirms (104), der beweglich in einem Bereich oberhalb des Handhabungsbereichs (101/102) angeordnet ist, aus einer zweiten Stellung (S2) in einer erste Stellung (S1), wobei der Schutzschirm (104) in der ersten Stellung (S1) den manuellen Zugriff auf den gemeinsamen Handhabungsbereich (101/102) versperrt, wobei der Schutzschirm (104) durch eine Schwenk- und/oder Verschiebungsbewegung aus der zweiten Stellung (S2) in die erste Stellung (S1) überführt wird, – Entnehmen eines Bauteils (B) aus dem gemeinsamen Handhabungsbereich (101/102) mittels eines Greifers (201) der Maschine (200), während sich der Schutzschirm (104) in der ersten Stellung (S1) befindet.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erreichen der ersten Stellung (S1) ein Sperr- oder Riegelmechanismus (120) im Bereich des Schutzschirms (104) in einem Zwischenschritt betätigt wird, bevor ein manueller Zugriff auf den gemeinsamen Handhabungsbereich (101/102) erfolgt, wobei das Betätigen des Sperr- oder Riegelmechanismus (120) vorzugsweise durch eine Steuerung (MS) der Maschine (200) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenschritt betätigt wird seitens einer Steuerung (MS) der Maschine (200) eine Abfrage oder Auswertung eines Signals erfolgt, das von einem Sensor (F1) stammt, der im Bereich des Schutzschirms (104) angeordnet ist.