DE102015004871A1 - Werkstückfördervorrichtung mit Positionierungsstruktur - Google Patents

Werkstückfördervorrichtung mit Positionierungsstruktur Download PDF

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Abstract

Eine Werkstückfördervorrichtung, die in der Lage ist, ein Werkstück, das einen Schnittgrat unbestimmter Form aufweist, anhand eines Roboters richtig zu positionieren und zu befördern. Eine Roboterhand weist erste und zweite Klauen auf, die konfiguriert sind, um sich im Verhältnis zueinander hin und her zu bewegen. Die erste Klaue weist einen ersten Kontaktabschnitt, der konfiguriert ist, um mit der unteren Oberfläche des Schnittgrats in Kontakt zu kommen, und einen ersten Klemmabschnitt, der an einem vorderen Ende des ersten Kontaktabschnitts angeordnet ist und konfiguriert ist, um mit dem Hauptkörper des Werkstücks in Kontakt zu kommen, auf. Die zweite Klaue weist einen zweiten Kontaktabschnitt, der konfiguriert ist, um mit der unteren Oberfläche des Schnittgrats in Kontakt zu kommen, und einen zweiten Klemmabschnitt, der an einem vorderen Ende des zweiten Kontaktabschnitts angeordnet ist und konfiguriert ist, um mit dem Hauptkörper in Kontakt zu kommen, auf. Die ersten und zweiten Klemmabschnitte positionieren den Hauptkörper zusammenwirkend und klemmen ihn ein.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkstückfördervorrichtung mit einem Roboter zum Befördern eines Werkstücks, das einen Schnittgrat aufweist, wie etwa ein Warmschmiedeteil.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Wenn ein Material, wie etwa ein Metall, das ein Schmiedeteil aufweist, durch Warmschmieden oder Kaltschmieden hergestellt wird, kann sich ein plattenartiger Schnittgrat oder ein Überdickenabschnitt an dem Schmiedeteil bilden. Wenn das Produkt, das einen Schnittgrat aufweist, (bzw. ein Werkstück) zu einer nächsten Prozessstufe befördert wird, muss man das Vorliegen des Schnittgrats berücksichtigen.
  • Als einschlägiges Dokument aus dem Stand der Technik offenbart JP H05-131240 A einen Roboter 1, der konfiguriert ist, um einen Außenrand eines Schnittgrats 22 zu ergreifen, indem er Greifklauen 8 an einem vorderen Ende eines Roboterarms 4 bewegt, basierend auf Daten, die durch Bildverarbeitung eines Bildes erzielt werden, das erzielt wird, indem ein ausgebildeter Artikel 20 auf einem Relaistisch 11 mit einer Kamera 5 aufgenommen wird.
  • In JP H05-131240 A wird der Schmiedeartikel mit dem Schnittgrat mit der Kamera von oben ermittelt, und der Schnittgrat wird derart ergriffen, dass der Schmiedeartikel befördert wird. Genauer gesagt wird eine Grenze zwischen dem Schnittgrat und einem Hauptkörper des Schmiedeartikels mit der Kamera ermittelt, um die Position der Greifklauen zu korrigieren. Es ist jedoch tatsächlich schwierig, die Grenze zwischen dem Schnittgrat und dem Hauptkörper basierend auf einem Bild, das von der Kamera erzielt wird, richtig zu ermitteln, und die Greifklauen können eventuell den Artikel verfehlen oder können den Hauptkörper beschädigen.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Werkstückfördervorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Werkstück mit einem Schnittgrat, der eine unbestimmte Form aufweist, wie etwa einen Warmschmiedeartikel, anhand eines Roboters richtig zu positionieren und zu befördern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Werkstückfördervorrichtung zum Ergreifen und Befördern eines Werkstücks, das einen Hauptkörper und einen Schnittgratabschnitt, der von dem Hauptkörper absteht, aufweist, anhand eines Roboters, der eine Hand mit mindestens zwei Klauen aufweist, die konfiguriert sind, um sich im Verhältnis zueinander hin und her zu bewegen, wobei jede der mindestens zwei Klauen einen Kontaktabschnitt, der mit einer unteren Oberfläche des Schnittgratabschnitts in Kontakt kommt, um das Werkstück in einer senkrechten Richtung zu positionieren, und einen Klemmabschnitt, der an einem vorderen Ende des Kontaktabschnitts angeordnet ist, aufweist, wobei der Klemmabschnitt konfiguriert ist, um den Hauptkörper des Werkstücks derart einzuklemmen, dass das Werkstück in einer Greifrichtung des Werkstücks positioniert wird, und wobei die Hand das Werkstück in der Greifrichtung positioniert und dabei einen Zustand bewahrt, in dem das Werkstück in der senkrechten Richtung positioniert ist, bereitgestellt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Werkstückfördervorrichtung: eine Kamera, die das Werkstück aufnimmt, das von der Hand ergriffen wird; und ein Korrekturteil, das eine Position des Werkstücks, in die das Werkstück befördert werden soll, basierend auf einer Position des Hauptkörpers, die von der Kamera ermittelt wird, korrigiert.
  • Die Werkstückfördervorrichtung kann einen Servomotor umfassen, der konfiguriert ist, um einen Abstand zwischen den mindestens zwei Klauen zu ändern. In diesem Fall wird es bevorzugt, dass der Servomotor derart gesteuert wird, dass die mindestens zwei Klauen den Hauptkörper des Werkstücks mit einem vorbestimmten Drehmoment ergreifen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser hervorgehen. Es zeigen:
  • 1 eine Ansicht, die eine Werkstückfördervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Presse zeigt;
  • 2a eine Draufsicht eines Werkstücks, das einen Schnittgrat aufweist;
  • 2b eine Seitenansicht des Werkstücks aus 2a;
  • 3 ein Beispiel einer Struktur einer Roboterhand, die Greifklauen aufweist;
  • 4a schematisch die Roboterhand und das Werkstück, das den Schnittgrat aufweist, und einen Zustand, in dem die Klauen der Hand unterhalb des Schnittgrats des Werkstücks positioniert sind;
  • 4b einen Zustand, in dem die Klauen der Hand in Kontakt mit einer unteren Oberfläche des Schnittgrats des Werkstücks kommen;
  • 4c einen Zustand, in dem die Klauen der Hand den Hauptkörper des Werkstücks einklemmen;
  • 5 ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines Arbeitsablaufs zeigt, der die Werkstückfördervorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet;
  • 6 einen Zustand, in dem die Roboterhand aus 3 das Werkstück ergreift, das den Schnittgrat aufweist; und
  • 7 einen Zustand, in dem das Werkstück, das den Schnittgrat aufweist und von der Roboterhand ergriffen wird, von einer Kamera aufgenommen wird.
  • Ausführliche Beschreibung
  • 1 ist eine schematische Ansicht einer Werkstückfördervorrichtung 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, zusammen mit einem zu befördernden Werkstück 12, das einen Schnittgrat aufweist, sowie die Stellen, von und zu denen das Werkstück 12 befördert wird. Die Werkstückfördervorrichtung 10 weist einen Roboter 16 auf, der eine Hand 14 aufweist, die konfiguriert ist, um das Werkstück 12 zu ergreifen, und es wird bevorzugt, dass der Roboter 16 ein mehrgelenkiger Roboter mit sechs Achsen usw. ist. Bei dieser Ausführungsform wird ein Warmschmiedeartikel 12, der einen Schnittgrat unbestimmter Form aufweist, (das Werkstück mit dem Schnittgrat), der in einer ersten Presse 18 warmgeschmiedet wird, von dem Roboter 16 gehalten und wird dann bis zu einer zweiten Presse 20 befördert. Die Werkstückfördervorrichtung 10 kann eine Kamera 22 aufweisen, die konfiguriert ist, um das Werkstück 12 aufzunehmen, das von dem Roboter 16 ergriffen wird, und die Bewegungen der Kamera 22 und des Roboters 16 können von einem schematisch gezeigten Controller 23 gesteuert werden.
  • 2a und 2b sind Ansichten eines Beispiels der Form des Werkstücks 12, das von dem Roboter 16 befördert werden soll, und zeigen jeweils Drauf- und Seitenansichten des Werkstücks 12. Das Werkstück 12 weist einen Hauptkörper 24 und einen Schnittgratabschnitt (nachstehend einfach als „Schnittgrat” bezeichnet) 26 auf, der eine unbestimmte Form aufweist, die von dem Hauptkörper absteht. Normalerweise ist der Schnittgrat 26 als Plattenabschnitt gebildet, der eine Dicke (oder eine Dimension in der senkrechten Richtung) aufweist, die kleiner als der Hauptkörper 24 ist. Ferner ist eine untere Oberfläche 28 des Schnittgrats 26 eine allgemein flache Oberfläche.
  • 3 zeigt die Struktur der Hand 14 des Roboters 16 zum Halten des Werkstücks 12. Die Hand 14 weist mindestens zwei Klauen auf, die konfiguriert sind, um sich im Verhältnis zueinander hin und her zu bewegen. Bei der abgebildeten Ausführungsform weist die Hand 14 eine erste Klaue 32 und eine zweite Klaue 34 auf. Die erste Klaue 32 weist einen ersten Kontaktabschnitt 36 auf, der konfiguriert ist, um mit der unteren Oberfläche 28 des Schnittgrats 26 in Kontakt zu kommen, und einen ersten Klemmabschnitt 38, der an einem vorderen Ende des ersten Kontaktabschnitts 36 angeordnet ist und konfiguriert ist, um mit dem Hauptkörper (einer lateralen Seite desselben) 24 des Werkstücks 12 in Kontakt zu kommen. Ferner weist die zweite Klaue 34 einen zweiten Kontaktabschnitt 40, der konfiguriert ist, um mit der unteren Oberfläche 28 des Schnittgrats 26 in Kontakt zu kommen, und einen zweiten Klemmabschnitt 42, der an einem vorderen Ende des zweiten Kontaktabschnitts 40 angeordnet ist und konfiguriert ist, um mit dem Hauptkörper (einer lateralen Seite desselben) 24 des Werkstücks 12 in Kontakt zu kommen, auf. Der erste Klemmabschnitt 38 und der zweite Klemmabschnitt 42 sind konfiguriert, um den Hauptkörper 24 des Werkstücks 12 zusammenwirkend zu positionieren und einzuklemmen.
  • 4a bis 4c zeigen schematisch die Bewegung der Hand 14. Zunächst werden, wie in 4a gezeigt, die erste Klaue 32 und die zweite Klaue 34 unterhalb des Schnittgrats 26 des Werkstücks 12 bewegt. Dann, wie in 4b gezeigt, kommen durch Anheben (bzw. nach oben Bewegen) der ersten Klaue 32 und der zweiten Klaue 34 der erste Kontaktabschnitt 36 der ersten Klaue 32 und der zweite Kontaktabschnitt 40 der zweiten Klaue 34 in Kontakt mit der unteren Oberfläche 28 des Schnittgrats 26, wodurch das Werkstück 12 angehoben wird.
  • Anschließend wird, wie in 4c gezeigt, mindestens eine von der ersten Klaue 32 und der zweiten Klaue 34 derart bewegt, dass sich die erste Klaue 32 und die zweite Klaue 34 einander nähern, so dass der erste Klemmabschnitt 38 der ersten Klaue 32 und der zweite Klemmabschnitt 42 der zweiten Klaue 34 mit dem Hauptkörper 24 des Werkstücks 12 in Kontakt kommen. Dadurch wird der Hauptkörper 24 positioniert (die Position des Hauptkörpers 24 wird bestimmt) und eingeklemmt oder eingeschoben. Falls es in dieser Hinsicht erwünscht ist, können der erste Kontaktabschnitt 36 der ersten Klaue 32 und der zweite Kontaktabschnitt 40 der zweiten Klaue 34 auf der unteren Oberfläche 28 des Schnittgrats 26 gleiten. Daher kann die Hand 14 das Werkstück 12 in der Greifrichtung (oder in der allgemein waagerechten Richtung) positionieren (bzw. seine Position bestimmen) und dabei einen Zustand bewahren, in dem das Werkstück 12 in der senkrechten Richtung (bzw. der Gravitationsrichtung) positioniert (bzw. festgehalten) wird. Da die Hand 14, wie zuvor beschrieben, konfiguriert ist, um den Hauptkörper 24, der eine präzise Dimension aufweist, einzuklemmen, kann das Werkstück 12 genau positioniert und ergriffen werden, selbst wenn das Werkstück 12 einen Schnittgrat 26 aufweist, der eine unbestimmte Form aufweist.
  • Anschließend wird mit Bezug auf ein Ablaufschema aus 5 ein Beispiel einer Reihe von Arbeitsabläufen, welche die Werkstückfördervorrichtung 10 verwenden, erklärt. Wie mit Bezug auf 4a und 4b erklärt, berühren zunächst die erste Klaue 32 und die zweite Klaue 34 der Hand 14 des Roboters 16 die untere Oberfläche 28 des Schnittgrats 26 des Werkstücks 12 und heben das Werkstück 12 an, nachdem das Werkstück 12 von der ersten Presse 18 geschmiedet wurde und in die erste Presse 18 gestellt wurde (Schritt S1). Dann werden, wie mit Bezug auf 4c erklärt, die erste Klaue 32 und die zweite Klaue 34 aufeinander zu bewegt, um den Hauptkörper 24 des Werkstücks einzuklemmen (Schritt S2).
  • 6 zeigt das Werkstück 12, das von der Hand 14 positioniert und ergriffen wird, wie zuvor beschrieben. Obwohl in dieser Hinsicht diverse Arten von Antriebsteilen verwendet werden können, um mindestens eine von der ersten Klaue 32 und der zweiten Klaue 34 anzutreiben, um den Abstand zwischen den Klauen zu ändern, ist ein Servomotor 44 als Antriebsteil bevorzugt. Unter Verwendung des Servomotors 44 kann der Unterschied zwischen den Klauen beliebig und präzise geändert werden. Wenn man den Servomotor 44 ferner derart steuert, dass die erste Klaue 32 und die zweite Klaue 34 den Hauptkörper 24 des Werkstücks 12 mit einem voreingestellten Drehmoment ergreifen, kann das Werkstück 12 befördert werden, ohne den Hauptkörper 24 zu beschädigen.
  • In dem nächsten Schritt S3, wie in 7 gezeigt, wird das von der Hand 14 ergriffene Werkstück 12 aufgenommen, um die Position des Werkstücks 12 zu ermitteln, indem die Kamera 22 verwendet wird, wie zuvor beschrieben. Genauer gesagt ist die Kamera 22 derart konfiguriert und positioniert, dass die Kamera 22 das Werkstück 12 in einer Richtung (bei der abgebildeten Ausführungsform eine seitliche Richtung) aufnimmt, um ein Bild einer äußeren Form (bzw. eines Profils) des Hauptkörpers 24 zu erzielen.
  • Für den Fall, dass das Werkstück 12 eine längliche Form aufweist, wie in 2 gezeigt, kann beispielsweise die Position des Werkstücks 12 im Verhältnis zu der Hand 14 in der Längsrichtung des Werkstücks 12 (in 7 in der waagerechten Richtung) nicht eindeutig bestimmt werden, wenn die Hand 14 das Werkstück 12 ergreift. In diesem Fall können unter Verwendung der Kamera 22, um die Position (insbesondere in der Längsrichtung) zu ermitteln, Position und Orientierung des Werkstücks 12 genau bestimmt werden.
  • Anschließend wird in Schritt S4 der Roboter 16 derart betätigt, dass das von der Hand 14 ergriffene Werkstück 12 bis zu einer vorbestimmten Stelle befördert wird (bei der Ausführungsform die zweite Presse 20). Dann wird in Schritt S5 das von der Kamera 22 erzielte Bild derart verarbeitet, dass die Position des Hauptkörpers 24 des Werkstücks 12 ermittelt wird, und das Werkstück 12 wird an einer vorbestimmten Position in der zweiten Presse 20 positioniert, während die Platzierungsposition des Werkstücks 12 in der zweiten Presse 20 basierend auf der ermittelten Position des Hauptkörpers 24 entsprechend korrigiert wird. In dieser Hinsicht können ein Bildverarbeitungsteil (oder eine Bildverarbeitungsfunktion) zum Ausführen der obigen Bildverarbeitung und ein Korrekturteil (oder eine Korrekturfunktion) zum Korrigieren der Platzierungsposition des Werkstücks in dem Controller 23 enthalten sein, wie zuvor beschrieben. Es kann jedoch eine andere Vorrichtung als Bildverarbeitungsteil und/oder Korrekturteil verwendet werden. Schließlich wird der Roboter 16 in eine vorbestimmte Warteposition zurückgebracht (Schritt S6), und die Reihe von Arbeitsabläufen ist beendet.
  • Wie zuvor erklärt ist der Kontaktabschnitt, der auf der oberen Oberfläche jeder Klaue der Roboterhand angeordnet ist, bei der vorliegenden Erfindung konfiguriert, um in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Schnittgrats zu kommen, um das Werkstück in der senkrechten Richtung (bzw. der Gravitationsrichtung) zu positionieren, und das Klemmteil, das an dem vorderen Ende jeder Klaue gebildet ist, ist konfiguriert, um den Hauptkörper des Werkstücks einzuklemmen, um das Werkstück in der Greifrichtung (oder der allgemein waagerechten Richtung) zu positionieren. Selbst wenn das Werkstück eine unbestimmte Form aufweist, wie etwa einen Schnittgrat, kann das Werkstück daher befördert werden, während Position und Orientierung des Werkstücks präzise bestimmt werden.
  • Bei der obigen Ausführungsform wird das zu befördernde Werkstück als Warmschmiedeartikel erklärt, der einen Schnittgrat aufweist, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt ist. Mit anderen Worten kann die vorliegende Erfindung auf ein beliebiges Werkstück angewendet werden, solange das Werkstück einen Schnittgrat aufweist, der eine unbestimmte Form aufweist, und das Werkstück angehoben oder hochgehoben werden kann, indem der Schnittgrat anhand von Greifklauen einer Roboterhand getragen wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Werkstück, das einen Schnittgrat unbestimmter Form aufweist, durch eine Hand sowohl in der senkrechten Richtung als auch in der Greifrichtung präzise positioniert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 05-131240 A [0003, 0004]

Claims (4)

  1. Werkstückfördervorrichtung (10) zum Ergreifen und Befördern eines Werkstücks (12), das einen Hauptkörper (24) und einen Schnittgratabschnitt (26), der von dem Hauptkörper absteht, aufweist, anhand eines Roboters (16), der eine Hand (14) mit mindestens zwei Klauen (32, 34) aufweist, die konfiguriert sind, um sich im Verhältnis zueinander hin und her zu bewegen, wobei jede der mindestens zwei Klauen einen Kontaktabschnitt (36, 40), der mit einer unteren Oberfläche des Schnittgratabschnitts in Kontakt kommt, um das Werkstück in einer senkrechten Richtung zu positionieren, und einen Klemmabschnitt (38, 42), der an einem vorderen Ende des Kontaktabschnitts angeordnet ist, aufweist, wobei der Klemmabschnitt konfiguriert ist, um den Hauptkörper des Werkstücks einzuklemmen, um das Werkstück in einer Greifrichtung des Werkstücks zu positionieren, und wobei die Hand das Werkstück in der Greifrichtung positioniert und dabei einen Zustand bewahrt, in dem das Werkstück in der senkrechten Richtung positioniert ist.
  2. Werkstückfördervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückfördervorrichtung Folgendes umfasst: eine Kamera (22), die das Werkstück, das von der Hand ergriffen wird, aufnimmt; und ein Korrekturteil (23), das eine Position des Werkstücks, in die das Werkstück befördert werden soll, basierend auf einer Position des Hauptkörpers, die von der Kamera ermittelt wird, korrigiert.
  3. Werkstückfördervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückfördervorrichtung einen Servomotor (44) umfasst, der konfiguriert ist, um einen Abstand zwischen den mindestens zwei Klauen zu ändern.
  4. Werkstückfördervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor derart gesteuert wird, dass die mindestens zwei Klauen den Hauptkörper des Werkstücks mit einem vorbestimmten Drehmoment ergreifen.
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