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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Zuführen und/oder Sortieren und/oder Palettieren von Teilen, insbesondere von Bauteilen, mit einem Träger, auf dem Teile anordenbar und ausrichtbar sind, einer Erkennungseinrichtung zur Erkennung der der Präsenz und/oder der Identität und/oder der Position und/oder der Ausrichtung der Teile auf dem Träger und einem Bewegungsmechanismus, der die Teile auf dem Träger bewegt und/oder ausrichtet.
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Die Erfindung beschäftigt sich ganz allgemein mit einem Zuführsystem für Teile, insbesondere für Bauteile unterschiedlicher Form und Größe, wie es häufig in der automatisierten Montage Anwendung findet. Aus der Praxis sind diverse Systeme zum Zuführen von Bauteilen bekannt. Weit verbreitete Systeme stellen Schwing- bzw. Vibrationswendelförderer dar. Eine besondere Problematik ergibt sich bei diesen Systemen daraus, dass die Flexibilität bei Verwendung mehrerer Bauteile gering ist und bei komplex geformten Bauteilen häufig ein Teilestau entsteht.
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In der Praxis ist das Problem erkannt und wird bereits eine Lösung geliefert. Lediglich beispielhaft sei auf die
EP 2 393 739 B1 hingewiesen. Aus dieser Druckschrift ist ein System zur Versorgung mit Bauelementen mit einem vibrierenden Träger bekannt, wobei die auf einer eine Aufnahmefläche bildenden Platte angeordneten Bauelemente durch dreiachsige Vibration (x-, y- und z-Achse) bewegt und ausgerichtet und von einem Robotergreifarm für die Zuführung entnommen werden.
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Ein solches System bringt den Vorteil, dass Bauteile unterschiedlichster Form und Größe separierbar, ausrichtbar und mit einem Robotergreifarm entnehmbar, platzierbar und damit zuführbar sind.
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Ein wesentlicher Nachteil des bekannten Systems besteht jedoch darin, dass aufgrund der separaten Handhabung der einzelnen Bauteile und der langen Wegstrecken des Roboterarms zwischen Greifen des Bauteils auf der Aufnahmefläche und Freigabe des Bauteils am Ort der Zuführung die Taktzeit recht hoch ist. Auch ist durch die Verwendung eines Roboters aufwendige Hardware erforderlich. Dies führt insgesamt zu einem hohen Kostenaufwand.
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Die erforderlichen technischen Maßnahmen müssen sich daher auf die Zuführung der Teile beziehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die objektive Aufgabe zugrunde, ein flexibles System zum Zuführen und/oder Sortieren und/oder Palettieren von Teilen, insbesondere von Bauteilen, anzugeben, dass bei einfacher Konstruktion eine niedrige Taktzeit und damit einen hohen Teiledurchsatz ermöglicht.
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Voranstehende Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist das System zum Zuführen und/oder Sortieren und/oder Palettieren von Teilen dadurch gekennzeichnet, dass der Träger vorzugsweise selektiv öffenbare Durchgangselemente aufweist, die mit der Erkennungseinrichtung gekoppelt und durch die die Teile in ein Aufnahmeelement führbar sind.
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In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass es von ganz besonderem Vorteil ist, wenn die zuzuführenden und/oder zu sortierenden und/oder zu palettierenden Teile nicht etwa mittels eines Roboterarms von einer Aufnahmefläche entnommen und einzeln gehandhabt werden. Ganz im Gegenteil geht die Erfindung einen völlig anderen Weg, weist der Träger nämlich vorzugsweise selektiv öffenbare Durchgangselemente auf, die mit der Erkennungseinrichtung gekoppelt sind, auf bzw. in denen Teile anordenbar und durch die die Teile bei Öffnen eines Durchgangselements in ein Aufnahmeelement führbar sind bzw. fallen. Wesentlich ist dabei, dass die Durchgangselemente öffenbare und verschließbare Löcher aufweisen, um die Teile selektiv durch die Durchgangselemente nach unterhalb des Trägers gelangen zu lassen. Dabei sind runde oder komplexer geformte Durchgangselemente bzw. Löcher denkbar. Zudem können die Durchgangselemente im Wesentlich flach, auf- bzw. unterhalb der Ebene der Trägeroberfläche oder in Form einer Tasche oder eines Nestes zur Aufnahme mindestens eines Teils ausgeführt sein.
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Folglich müssen die Teile bei dem erfindungsgemäßen System nicht einzeln gehandhabt werden. Die Nutzung eines Robotergreifarms entfällt. In idealer Weise gelangen die Teile direkt vom Träger durch die Durchgangselemente hindurch in ein Aufnahmeelement. Somit ist mit dem erfindungsgemäßen System ein flexibles System angegeben, dass bei einfacher Konstruktion eine niedrige Taktzeit und damit einen hohen Teiledurchsatz ermöglicht.
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In vorteilhafter Weise sind die Durchgangselemente der jeweiligen Anwendung entsprechend angeordnet. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung in Form einer Matrix. Denkbar sind auch siebartige Anordnungen jeglicher Art und Musters. Auch Sieblehren sind denkbar.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Durchgangselemente mit einer vorzugsweise binären Steuerung, d.h. mittels binärer Aktuatoren, unabhängig voneinander und/oder gleichzeitig öffenbar und schließbar sind. Die Durchgangselemente wirken dabei als kontrollierte Deflektor-Ventile. Je nach Sequenz des Öffnens und Schließens der Durchgangselemente ist eine kontinuierliche Zuführung der Teile realisierbar und ein Teilestau vermeidbar. Dabei kann die zeitliche Abfolge bzw. die Durchlaufrate steuerbar sein.
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Des Weiteren ist es denkbar, dass das Öffnen der Durchgangselemente über einen Einfach- oder Dualantrieb, insbesondere über einen Nockenantrieb, und/oder einen Drehantrieb realisierbar ist. Auch andere Möglichkeiten des Antriebs sind denkbar.
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Des Weiteren begünstigt ein dem Durchgangselement vorzugsweise horizontal vorgelagerter Inspektionsbereich die Handhabung der Teile. In diesem Bereich können einzelne oder mehrere Teile angeordnet, gezielt ausgerichtet und von der Erkennungseinrichtung inspiziert werden.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Aufnahmeelement an die Durchgangselemente, vorzugsweise unterhalb der Durchgangselemente, angeordnet ist. Dabei kann es sich in vorteilhafter Weise um Förderelemente, insbesondre um Führungsrohre zum Sortieren und/oder Aufreihen der Teile handeln, die unterhalb der Durchgangselemente angeordnet sind und beispielsweise zu einer Montageeinrichtung führen. Die einzelnen Führungselemente können dabei derart zusammengeführt sein, dass ein einzelner- und/oder mehrere parallele, kontinuierliche Teileströme erzeugbar sind. Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Aufnahmeelement bzw. die Förderelemente nicht fest an den Träger bzw. die Durchgangselemente angeordnet sind, so dass die Vibrationen nicht auf das restliche System übertragen werden. Beispielsweise kann eine flexible Verbindung, insbesondere ein biegbares Rohr, die Übertragung der Vibrationen verhindern. Eine kraft- oder formschlüssige Verbindung ist nicht erforderlich. Denkbar ist ein kleiner Luftspalt zwischen Träger bzw. Durchgangselementen und Aufnahmeelement, ohne dass die Teile ihre Orientierung einbüßen.
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Alternativ ist es denkbar, dass die Verbindung von Durchgangselementen und Aufnahmeelement und damit die Zuführung der Teile in das Aufnahmeelement durch Bewegung und Positionierung des Trägers und/oder des Aufnahmeelements erfolgt. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Palette handeln, die unterhalb des Trägers positionierbar ist oder über die der Träger positionierbar ist. Eine Zuführung der Teile in die Palette könnte direkt aus den Durchgangselementen erfolgen. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Anordnung der Durchgangselemente dem Aufbau des Aufnahmeelements, d.h. der Palette entspricht.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Teile zumindest bereichsweise auf dem Träger bzw. der Trägeroberfläche und/oder auf bzw. in den Durchgangselementen bewegbar, positionierbar und/oder ausrichtbar sind. Die Bewegung und/oder Positionierung und/oder Ausrichtung der Teile kann durch Vibration des Trägers in mindestens eine Richtung, d.h. in x- und/oder y- und/oder z-Richtungen erfolgen. Ebenso denkbar ist zusätzlich oder alternativ eine Bewegung der Teile durch Druckluft. Dies kann in horizontaler Richtung über die Trägeroberfläche und/oder in vertikaler Richtung von oberhalb und/oder unterhalb der Trägeroberfläche auf die gesamte oder zumindest auf einen Bereich der Trägeroberfläche erfolgen. Dabei können Druckluftein- und/oder Ausgänge im Bereich der Trägeroberfläche und/oder der Durchgangselemente vorgesehen sein. Auch weitere Möglichkeiten der Bewegung und/oder Positionierung und/oder Ausrichtung der Teile sind möglich, beispielsweise ein Kippen des Trägers und/oder Befüllen und Verteilen der Teile mittels Trichtern oder Schiebern. Um beispielsweise falsche oder zur Erkennung ungünstig ausgerichtete Teile wieder aus einem Durchgangselement zu auszugeben oder neu auszurichten, ist es von besonderem Vorteil, wenn diese einzeln bewegt werden können. Denkbar sind vertikale Stöße bzw. Überdruck zum Ausstossen/ Auswerfen und/oder Unterdruck zur zumindest geringfügigen Fixierung der Teile im Bereich der Durchgangselemente.
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Es ist denkbar, dass Vibration erzeugende Mechanismen am Träger einzelne Teile individuell und/oder Gruppen von Teilen bewegen und/oder ausrichten. Insbesondere ist eine translatorische Bewegung denkbar. Zur besonders präzisen und schnellen Bewegung und/oder Ausrichtung und/oder Zuordnung einzelner Teile und/oder Teilegruppen eignen sich beispielsweise Magnetspulen, Piezo-Aktuatoren, Nockenwelle und/oder Unwucht.
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Des Weiteren ist es denkbar, dass mindestens zwei Träger übereinander angeordnet sind, von denen mindestens einer in x- und/oder y-Richtung bewegbar ist. Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Abstand der Durchgangselemente der mindestens zwei Träger nahezu identisch ist. Die Durchgangselemente des oberen Trägers, welche mit Teilen in gewünschter Ausrichtung/Orientierung befüllt sind, werden durch entsprechende Bewegung in x- und/oder y-Richtung mit dem darunterliegenden Träger in Überlappung gebracht, so dass die Teile durch Aktivierung der Durchgangselemente des oberen Trägers in die Nester des unteren Trägers platziert werden. Eine vollständige Überlappung ist hierbei nicht nötig.
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In besonders vorteilhafter Weise basiert das Öffnen und Schließen der Durchgangselemente auf einem vorzugsweise optischen Feedback, wobei die Erkennungseinrichtung vorzugsweise mindestens eine Kamera und/oder ein Bildverarbeitungssystem und/oder ein optisches Teileerkennungssystem, z.B. Laserstrahl zur Präsenzprüfung, umfasst, die die Präsenz und/oder die Identität und/oder die Anzahl und/oder die Position und/oder die Ausrichtung der Teile erkennt. Auch andere Erkennungseinrichtungen sind denkbar. Alternativ zu einer optischen Teileerkennungseinrichtung kann die Erkennung auch auf haptischem oder sensorischem Feedback basieren, kann beispielsweise das Durchgangselement oder ein weiteres, auf dem Träger liegendes Element ein korrekt ausgerichtetes Teil erkennen.
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Einfache Teile benötigen kein Teileerkennungssystem und keine selektiv öffenbaren Durchgangselemente, insbesondere sofern ein Verklemmen ausgeschlossen werden kann. In diesen Fällen kann eine rein mechanische Orientierung der Teile im vertikalen Fall durch das Durchgangselement erfolgen.
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Um ein ungewolltes Bewegen der Teile auf der Trägeroberfläche oder ein Austreten der Teile nach außerhalb des Trägers zu vermeiden, kann die Trägeroberfläche und/oder die Durchgangselemente entsprechend, beispielsweise mit Rillen, ausgestaltet sein. Die Trägeroberfläche und/oder die Durchgangselemente kann/können entsprechend der Art der zu handhabenden Teile, beispielsweise durch 3D Druck, gefertigt sein. Eine flexible Anpassung der Trägeroberfläche bzw. der Durchgangselemente ist ebenso denkbar, beispielsweise durch die Veränderung des Abstands von Rillen mittels eines Scherenmechanismus.
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Zur Begünstigung der Bewegung und/oder zur Hemmung einer ungewollten Bewegung bzw. eines ungewollten Austretens der Teile ist die Oberfläche des Trägers und/oder die Durchgangselemente in weiter vorteilhafter Weise zumindest bereichsweise mit vorzugsweise orientierten Förderbürsten beschichtet.
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Ein günstiger technischer Effekt kann durch eine zumindest bereichsweise Beschichtung der Träger- und/oder Durchgangselementeoberfläche mit die Zuführeigenschaften der Teile verbessernde Materialien erzielt werden. Dabei handelt es sich insbesondere um Lärm und/oder Verschleiß und/oder Reibung reduzierende Materialien, vorzugsweise um Kunststoffe oder Kunstharze, insbesondere Polyester und/oder Polyurethan, Teflon und/oder Keramik, insbesondere Wolframcarbid.
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Die Handhabung von kubischen, zylindrischen bzw. länglichen Teilen ist durch das erfindungsgemäße System besonders geeignet. Dennoch sei an dieser Stelle angemerkt, dass das erfindungsgemäße System je nach Ausbildung des Trägers/ der Träger und der Durchgangselemente, sowie je nach Art und Stärke des Bewegungsmechanismus/ der Bewegungsmechanismen, für Teile jeglicher Art, Größe und Form ausgebildet sein kann.
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Eine Methode zum Zuführen und/oder Sortieren und/oder Palettieren von Teilen, insbesondere von Bauteilen, umfassend ein System nach einem der vorangegangenen Ansprüche ist durch Anspruch 16 beansprucht.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
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In der Zeichnung zeigen
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1 in einer schematischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zum Zuführen und/oder Sortieren und/oder Palettieren von Teilen,
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2 in einer schematischen Ansicht den Gegenstand aus 1,
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3 in einer schematischen Ansicht ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zum Zuführen und/oder Sortieren und/oder Palettieren von Teilen mit einem einem Durchgangselement vorgelagertem Inspektionsbereich und
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4 in einer schematischen Ansicht ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zum Zuführen und/oder Sortieren und/oder Palettieren von Teilen mit zwei übereinander angeordneten Trägern.
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1 zeigt in schematischer Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zum Zuführen und/oder Sortieren und/oder Palettieren von Teilen. Wesentlicher Bestandteil des Systems ist ein Träger 1, auf dem Bauteile 2 anordenbar sind. Der Träger 1 ist in Form einer Platte ausgeführt. Bei den Bauteilen 2 handelt es sich um zylindrische Bauteile 2. Ihre Zuführung auf den Träger 1 kann beliebig erfolgen. Wesentlich ist, dass sich die Bauteile auf der Trägeroberfläche befinden und dort bewegen können.
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Das System umfasst des Weiteren eine in 1 nicht gezeigte Erkennungseinrichtung zur Erkennung der Position sowie der Ausrichtung der Bauteile 2, die sich auf dem Träger 1 befinden.
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Der Träger 1 weist ferner einen Bewegungsmechanismus auf, der die Bauteile 2 auf dem Träger 1 bewegt, ausrichtet und positioniert. Die Bewegung und/oder Positionierung und/oder Ausrichtung der Teile 2 erfolgt über dreiachsige Vibration des Trägers 1, nämlich in x-, y- und/oder z-Richtung.
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Der Träger 1 weist selektiv öffenbare, runde Durchgangselemente 3 auf, die mit der Erkennungseinrichtung gekoppelt und durch die die Teile 2 in ein in 1 nicht gezeigtes Aufnahmeelement führbar sind. Die Durchgangselemente 3 sind in Form einer 4×6-Matrix angeordnet, wobei 1 genau ein Bauteil 2 auf dem Träger 1 zeigt. Die Durchgangselemente 3 sind mitels einer binären Steuerung unabhängig voneinander öffenbar und schließbar, was durch die binäre Zahlenangabe am oberen und linken seitlichen Rand des Trägers 1 in 1 symbolisiert ist.
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2 zeigt in einer schematischen Ansicht den Gegenstand aus 1, wobei schematisch angedeutet ist, dass jedem Durchgangselement 3 von unterhalb des Trägers 1 ein Förderelement 4 zum Abführen der Bauteile 2 zugeordnet ist. Nach dem Abführen der Teile 2 aus den Durchgangselemente 3 werden diese derart zusammengeführt, dass ein kontinuierlicher Teilestrom 5 erzeugt wird.
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Die Erkennungseinrichtung umfasst eine auf die Trägeroberfläche gerichtete Kamera 7 und ein Bildverarbeitungssystem zum Erfassen der Position, der Ausrichtung und des Profils der Bauteile 2.
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3. Zeigt in einer schematischen Ansicht ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zum Zuführen und/oder Sortieren und/oder Palettieren von Teilen 2 mit allen Merkmalen der vorangegangenen Figuren. Zusätzlich ist beispielhaft einem Durchgangselement 3 horizontal ein Inspektionsbereich 6 vorgelagert. Dieser dient dem Ausrichten des Bauteils 2 und der visuellen Inspektion des Teileprofils. Im Anschluss daran wird das Bauteil 2 durch Vibration des Trägers 1 horizontal zu dem Durchgangselement 3 befördert. Alternativ oder zusätzlich kann der Träger kippbar zur Beförderung des Durchgangselements 3 ausgeführt sein.
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4 zeigt in einer schematischen Ansicht ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zum Zuführen und/oder Sortieren und/oder Palettieren von Teilen 2 mit zwei direkt übereinander angeordneten Trägern 1 und 1‘, von denen mindestens einer in x- und/oder y-Richtung bewegbar ist. Der Abstand zwischen den Trägern 1 und 1‘ in z-Richtung ist hier zur Illustration vergrößert. Träger 1 ist mit Vibrationsmitteln und öffenbaren Durchgangselementen ausgestattet. Die Durchgangselemente 3 des oberen Trägers 1 ermöglichen es, die durch die in 4 nicht gezeigte Erkennungseinrichtung detektierten, korrekt ausgerichteten Bauteile 2 in den unteren Träger 1‘ zu fördern. Der untere Träger 1‘ ist im Sinne einer Teileaufnahme bzw. einer Palette zu verstehen. Im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen sind hier keine weiteren Führungseinrichtungen unterhalb der Durchgangselemente 3 erforderlich.
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Zur Vermeidung von Wiederholungen sei in Bezug auf Merkmale, die sich den Figuren nicht entnehmen lassen, auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.
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Schließlich sei angemerkt, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur beispielhaften Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Träger/Trägereinheit
- 1‘
- Teileaufnahme/Palette
- 2
- Bauteil
- 3
- Durchgangselement
- 4
- Führungsrohr
- 5
- Kontinuierlicher Teilestrom
- 6
- Inspektionsbereich
- 7
- Erkennungssystem/Kamera
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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