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Die Erfindung bezieht sich auf eine Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung mit einer Greif- und/oder Halteeinrichtung zum Halten und Transportieren von aus Pulver und/oder Granulat gepressten Pressteilen und auf eine Pressenanordnung mit einer solchen Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung.
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2 skizziert eine Pressenanordnung 10* mit einer Presse 11, welche zum Pressen von Pressteilen 13 aus einem pulver- und/oder granulatförmigen Material eingerichtet ist. Das Pressteil 13 wird durch eine Linearachse als Entnahmevorrichtung entnommen. Das Pressteil 13 wird über ein Förderband 21* einer Bandwaage 22* zugeführt und dort nach einer Einschwingphase verwogen. Im Anschluss erfolgt der Abtransport wieder über ein Förderband 23*. Auf diesem Förderband 23* werden fehlerhafte Pressteile 13 ausgeschleust. Durch die Waage erfolgt die Rückmeldung über das Pressteil-Gewicht wi. Dieses wird verwendet, um im Prozess eine Materialdosierung zum Herstellen weiterer Pressteile 13 zu steuern.
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Die Linearachse kann auch durch einen 6-Achse Industrieroboter ersetzt werden. In diesem Fall dient der Roboter zur Entnahme der Pressteile 13 aus der Presse 11 und zur Ablage der Pressteile 13 auf der Waage.
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Der aktuelle Prozess besteht aus den Arbeitsschritten „Entnehmen“, „Drehen des Pressteils“ und „Wiegen“. Somit ist eine Entnahme der Pressteile mittels geeigneter Verfahren, wie z.B. mittels Linearachse oder Roboter nötig. Die Pressteile 13 müssen somit entnommen, der Waage zugeführt, von der Waage weggeführt und für den nachfolgenden Prozess palettiert werden. Dies macht mehrere Aufnahme- und Absetz-Abläufe nötig. Durch das mehrmalige Handhaben des, in dieser Phase noch fragilen Pressteiles, ist die Gefahr der Beschädigung hoch. Speziell Bandübergänge an der Schnittstelle zwischen Transportbändern stellen eine Gefahr dar.
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Die mehreren Aufnahme- und Absetz-Abläufe beeinflussen zudem die Taktzeit der Gesamt-Pressenanordnung 20* negativ. Dieser aufwendige Prozess wird durch die beschränkten Freiheitsgrade der Linearachse zusätzlich erschwert, da teilweise eine Zusatzachse nötig wird. Ein weiterer Nachteil dieses Systems besteht in der Rückkoppelung des Prozessparameters „Gewicht wi“ in den laufenden Produktionsprozess. Durch die Anordnung der nötigen Komponenten kann der Gewichtswert in der Regel erst um 3–4 Produktionshübe verspätet rückgekoppelt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pressenanordnung und eine Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung so weiterzuentwickeln, dass ein Transport gepresster Pressteile aus der Presse heraus weniger Beschädigung von Pressteilen verursacht und dabei zudem schnellere Presszyklen ermöglicht werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. die Pressenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Bevorzugt wird demgemäß eine Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung mit einer Greif- und/oder Halteeinrichtung zum Halten und Transportieren von aus Pulver und/oder Granulat gepressten Pressteilen und mit einer Gewichtsbestimmungsanordnung zur Erfassung eines Gewichts eines solchen in der Greif- und/oder Halteeinrichtung aufgenommenen Pressteils.
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Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Gewichtsbestimmungsanordnung einen Gewichts- oder Kraftsensor zum Erfassen des Gewichts aufweist.
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Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Gewichtsbestimmungsanordnung eine Steuereinrichtung und/oder einen Softwarealgorithmus aufweist und ausgelegt ist, damit das Gewicht zu bestimmen.
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Eine Ausgestaltung davon besteht darin, dass die Steuereinrichtung und/oder der Softwarealgorithmus ausgelegt ist, das Gewicht anhand einer Kraft zu bestimmen, welche zum Bewegen der Greif- und/oder Halteeinrichtung erforderlich ist. Diese Kraft ergibt sich beispielsweise aus Antriebs- oder Messwerten eines Antriebs, der zur Bewegung von Komponenten der Handhabungsvorrichtung dient, also z.B. zur Bewegung der Greif- und/oder Halteeinrichtung dient.
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Die Messung erfolgt je nach bevorzugter Weiterbildung während einer Anhebe- und/oder seitlicher, insbesondere rein seitlicher Linearbewegungsphase. Dabei kann auch ein Einschwingverhalten und der Einfluss der Bewegung auf das gemessene Gewicht zur Gewichtsbestimmung im dynamischen Bewegungsfall am Roboter bzw. einer anders als durch einen Roboter ausgebildeten Handhabungsvorrichtung analysiert werden.
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Eine weitere Ausgestaltung davon besteht darin, dass die Steuereinrichtung und/oder der Softwarealgorithmus ausgelegt ist, einen Wertevergleich mittels einer Tabelle durchzuführen. Die Tabelle kann insbesondere Vergleichswerte von zuvor erfolgten Probemessungen mittels Pressteilen oder Mustergewichten mit bekanntem Gewichtswert aufweisen. Als Gewichtswert ist dabei ein Wert zu verstehen, welcher direkt das Gewicht wiedergibt oder eine sonstige in Bezug zu dem Gewicht stehende Messgröße sein, z.B. eine erforderliche Antriebs- oder Bewegungskraft für die Greif- und/oder Halteeinrichtung.
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Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die Steuereinrichtung und/oder der Softwarealgorithmus in einem Prozessor eingerichtet ist, welcher zur Pressensteuerung einer Pulver- und/oder Granulat-Presse eingerichtet ist, welche solche Pressteile presst, die nach dem Pressen von der Handhabungsvorrichtung aufgenommen werden.
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Eine Ausgestaltung davon besteht darin, dass der Prozessor eingerichtet ist, abhängig von einem so erfassten Gewicht oder bei der Gewichtsbestimmung ermittelten Wert zumindest einen Pressparameter zum Pressen nachfolgender Pressteile zu regeln.
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Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die Handhabungsvorrichtung als eine Linear-Handhabungsvorrichtung oder als ein Roboter ausgebildet ist.
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Eine weitere Ausgestaltung besteht in einer Pressenanordnung mit einer Presse und mit einer solchen Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung.
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Ermöglicht wird somit eine automatisierte Gewichtserfassung während eines Handhabungsprozesses, bei dem ein Pressteil mit einer solchen Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung bewegt wird. Durch die Messung des Gewichtswertes in insbesondere einem Robotergreifer entfallen zudem insbesondere 5 Bandübergänge bzw. 4 Bandübergänge und eine Teilerutsche. Damit wird das Risiko einer Beschädigung der Pressteile deutlich reduziert.
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Die entsprechende Verfahrensweise trägt zur Verschlankung und zur Stabilität des bisherigen Prozesses erheblich bei. Insbesondere wird so auch ein Messverfahren zur automatisierten Gewichtserfassung während einer Handhabungsbewegung realisiert. Die Gewichtserfassung erfolgt insbesondere während der Bewegung des Handhabungssystems ohne zwischenzeitliches Ablegen. Erreicht wird so eine Integration eines stabilen, reproduzierbaren Messprozesses in den Arbeitstakt der Gesamtanlage. Da das erfasste Gewicht direkt zur Prozesssteuerung dient, wird insbesondere eine maximale Gewichtsabweichung angestrebt, die einer Standardabweichung von 6 σ unterliegt.
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Anstelle einen Großteil von Pressen mit Handhabungssystemen basierend auf Linearachsen auszustatten, kann eine kostengünstige Roboterlösung eingesetzt werden, welche Pressteile umsetzen kann, ohne diese zwischendurch auf einer Waage absetzen und erneut aufnehmen zu müssen. Zugleich werden geringere Störanfälligkeit, eine Prozessoptimierung und eine erhöhte Wartungsfreundlichkeit gegenüber einem linearen Handhabungssystem ermöglicht. dadurch, dass der Wiegeprozess in die Roboterbewegung integriert wird, verringern sich zum Einen die Kosten für das Gesamtsystem und zum Anderen wird auch der Gesamtablauf des Fertigungsprozesses solcher Pressteile durch das zeitnahe Erfassen und Rückkoppeln des Gewichtswertes entscheidend verbessert.
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Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 Komponenten einer bevorzugten Pressenanordnung mit einer Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung;
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2 Komponenten einer Pressenanordnung nach dem Stand der Technik.
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Wie aus 1 ersichtlich, wird in einer Pressenanordnung 10 Pulver und /oder Granulat in einer Presse 11 zu Pressteilen 13 gepresst. Die Presse 11 weist einen Prozessor 12 auf, der zur Steuerung der Presse 11 und weiterer Komponenten der Pressenanordnung 10 dient.
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Eine weitere solche Komponente ist insbesondere eine Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung 20. Die Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung 20 weist eine Greif- und/oder Halteeinrichtung zum Halten und Transportieren von in der Presse 11 gepressten Pressteilen 13 auf. Außerdem weist die Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung 20 eine Gewichtsbestimmungsanordnung 30 zur Erfassung eines Gewichts wi eines solchen in der Greif- und/oder Halteeinrichtung aufgenommenen Pressteils 13 auf.
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Die Gewichtsbestimmungsanordnung 30 kann einen Gewichts- oder Kraftsensor zum Erfassen des Gewichts wi aufweisen. Die Gewichtsbestimmungsanordnung 30 weist eine Steuereinrichtung und/oder einen Softwarealgorithmus auf und ist ausgelegt, damit das Gewicht wi zu bestimmen. Die Steuereinrichtung und/oder der Softwarealgorithmus können insbesondere Bestandteil der Gewichtsbestimmungsanordnung 30, der Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung 20 und/oder der Presse 11 bzw. von deren Prozessor 12 sein.
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Die Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung 20 weist insbesondere einen Manipulator 40 auf, der die Greif- und/oder Halteeinrichtung ausbildet, um Pressteile aufzunehmen und an anderer Stelle wieder abzusetzen.
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Insbesondere kann eine kombinierte Gewichtsbestimmungsanordnung 30 und Pressenanordnungs-Handhabungsvorrichtung 20 durch ein kombiniertes Greifer-Wiege-System für dynamische Gewichtsmessungen realisiert sein, so dass eine Gewichtsbestimmung im dynamischen Bewegungsfall am Roboter möglich ist.
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Abhängig von insbesondere dem bestimmten Gewicht wi des Pressteils 13 wird dieses ausgesondert oder weitergeleitet. Außerdem wird das bestimmte Gewicht wi in einen Regelkreislauf zur Steuerung mindestens eines Pressparameters geführt, so dass nachfolgende Pressteile mit bei Bedarf angepasstem Pressparameter gepresst werden.
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Zum Bestimmen eines Gewichtsverlaufs während einer Handhabungsbewegung wird gemäß einer Weiterbildung beispielsweise ein Gewicht eines Pressteils über einer Anzahl von Messpunkten erfasst. Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist eine kontinuierliche Erfassung der Bewegung realisierbar. Daraus können insbesondere Phasen „Anheben“, „Lineare Bewegung“ und „Stillstand“ abgelesen und bestimmt werden. Insbesondere sind eine Aussage über ein Einschwingverhalten und ein Einfluss der nachfolgenden weiteren Bewegung des Pressteils bis hin zu einem Stillstand mittels der Handhabungsvorrichtung auf das gemessene Gewicht möglich. Beim Einschwingen ist insbesondere ein zwischenzeitliches Ansteigen der Messwerte, die einer erforderlichen Hebekraft entsprechen, über ein Maß der nachfolgenden Messwerte hinaus und gegebenenfalls auch ein dazwischen erfolgendes zwischenzeitliches Abfallen der Messwerte unter das Maß der nachfolgenden Messwerte hinab erfassbar und zur Bestimmung des Gewichts auswertbar.
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Berücksichtigt werden bei der Auswertung von Messwerten bzw. der Bestimmung des Gewichts insbesondere systematische Messabweichungen, Wiederholpräzisionen, Vergleichspräzision ggfs. mit Bedienereinfluss, eventuelle systematische Fehler und Umgebungseinflüsse.
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Bereitgestellt wird somit ein Manipulationsprozess für produktionstechnische Abläufe mit integrierter Messtechnik. Die Gewichtserfassung erfolgt insbesondere während der dynamischen Bewegung und führt so unter anderem zu einer erheblichen Verkürzung der Latenzzeit für das Feed Back des Prozessparameters Gewicht. Der Produktionsprozess wird umso stabiler je zeitnaher auf die Veränderung des Gewichtes reagiert wird. Durch Reduktion der konstruktiven Komponenten der Pressenanordnung kann die Taktzeit des Handhabungsvorgangs verkürzt werden.
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Bereitgestellt wird ein industrielles Greifsystem mit einer integrierten Wägetechnik zur genauen Gewichtsbestimmung im dynamischen Anwendungsfall. Neben der Auswahl, Modifikation und Integration der Wiegetechnologie in einen „Standard“-Greifer werden entsprechend auch Handhabungs-, Mess- und Automatisierungstechnik für solche Pressenanordnungen angepasst und verbessert.
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Modifikationen der Verfahrensweise bestehen in Weiterbildungen wie einer Bestimmung von Messwerten bei bewegtem Roboter bzw. bewegter Handhabungsvorrichtung, bei stillstehendem Roboter, insbesondere in Regelung stillstehendem Roboter oder bei stillstehendem Roboter und eingefallenen bzw. aktivierten Bremsen. Auch können unterschiedliche Typen von Kraftmesssensoren eingesetzt werden, welche z.B. direkt eine durch das Pressteil zusätzlich einwirkende Kraft oder eine erforderliche Stellgrößenänderung eines Antriebs erfassen.
