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Die Erfindung betrifft einen Magnetgreiferrahmen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Übergabestation für Magnetgreifereinheiten sowie ein Verfahren zur Handhabung von Platinen.
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Aus dem Stand der Technik sind Magnetgreiferrahmen bekannt, bei welchen Magnetgreife an einer Adapterplatte, welche wiederum an einem Industrieroboter befestigt sein kann, aufgenommen werden. Die Greifer werden dabei in vorgegebener Position an einem Raster manuell montiert und jeweils über einen Schlauch mit einer Pumpe oder einer andersartigen Saugvorrichtung verbunden. Nachteilig ist dabei, dass stets komplexe und störungsanfällige Leitungssysteme im Bereich der Greifer zu führen sind, wodurch ein kurzfristiges ändern der Konfiguration bzw. Position der Greifer behindert wird.
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Weiterhin sind Anlagen bekannt, bei welcher komplette Magnetgreiferrahmen, welche unveränderbar für eine Konfiguration an aufzunehmenden Teilen, z.B. Platinen vorbereitet sind, in einem Speicher vorgehalten werden, und je nach zu handhabendem Teil an einem Roboter angebaut bzw. von diesem aufgenommen werden. Nachteilig an diesen Ausführungen ist die fehlende Flexibilität und der hohe Platzbedarf, wenn eine Vielzahl von Konfigurationen erfasst werden soll.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Magnetgreiferrahmen zur Verfügung zu stellen, welcher einfach, insbesondere voll automatisch an ein Bauteil, zum Beispiel eine zu handhabende Platine, anpassbar ist.
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Die Erfindung nutzt somit einen Magnetgreiferrahmen für den Transport von flächigen Werkstücken (z.B. Platinen) umfassend einen Adapter und eine Vielzahl von Magnetgreifereinheiten,
- - wobei der Adapter einen Fluidanschluss und ein Leitungsnetz umfasst und
- - wobei der Adapter eine Vielzahl von mit dem Fluidanschluss über das Leitungsnetz verbundenen Kupplungsaufnahmen umfasst und
- - wobei jede Magnetgreifereinheit einen Kupplungskopf und einen fluidbetätigbaren Aktuator zur Bewegung der Magnetgreifer umfasst,
- - wobei die Kupplungsaufnahmen und die Kupplungsköpfe derart aufeinander abgestimmt sind, dass jede Magnetgreifereinheit mit dem Adapter einrastend kuppelbar und von dem Adapter ausrastend entkuppelbar ist und
- - wobei wenigstens ein Magnetgreifer jeder Magnetgreifereinheit im gekuppelten Zustand durch den Kupplungskopf hindurch mit dem Leitungsnetz des Adapters verbunden ist.
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Magnetgreifer werden durch fluidbetätigte Aktuatoren, insbesondere pneumatische Aktuatoren bewegt. Die Bewegung dient dabei einem Annähern oder Abheben von einer zu greifenden Platine bzw. zum Annähern oder Rückzug von einer Ebene für einen Greifvorgang. Durch den Anschluss einer Magnetgreifereinheit an ein Leitungsnetz über einen Kupplungskopf entfällt die komplexe und aufwendige Leitungsführung und eine vollautomatische, frei programmierbare Greifer-Bestückung von Magnetgreiferrahmen zur Produktion von unterschiedlichen Bauteilen innerhalb einer Fertigungslinie ist ermöglicht.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass jede Magnetgreifereinheit mit ihrem Kupplungskopf mit einer der Kupplungsaufnahmen des Adapters entweder durch eine Steckbewegung oder durch eine Steck-Drehbewegung kuppelbar ist bzw. dass jede Magnetgreifereinheit mit ihrem Kupplungskopf aus einer der Kupplungsaufnahmen des Adapters entweder durch eine Zugbewegung oder durch eine Dreh-Zug-Bewegung entkuppelbar. Steckbewegung und Zugbewegung sind Linearbewegungen.
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Derartige Bewegungen lassen sich mit automatisierbaren Manipulatoren ausführen und erlauben überdies eine verbesserte vollautomatische, frei programmierbare Magnetgreifer-Bestückung von Magnetgreiferrahmen.
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Bevorzugst ist auch, dass der Adapter einen mehrlagigen Aufbau, vorzugsweise einen Sandwichaufbau aufweist, wobei der mehrlagige Aufbau insbesondere mindestens eine untere Führungslage zur Führung der Kupplungsköpfe, z.B. eine untere Führungsplatte und/oder mindestens eine obere Kupplungslage zur Kupplung der Kupplungsköpfe mit dem Leitungsnetz, z.B. eine Kupplungsplatte umfasst und/oder zwischen den Lagen mindestens ein Profilträger vorhanden ist, an welchem mindestens eine, vorzugsweise alle Lagen mittelbar oder unmittelbar befestigt sind.
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Die untere Lage führt dabei den Kupplungskopf und nimmt Querkräfte, die bei der Bewegung des Magnetgreiferrahmens am Roboter auftreten, auf. Gemeinsam mit der oberen Lage, welche unter anderem auch die Durchführung an eine Vakuumkupplung zum Anschluss an ein Leitungsnetz trägt, wird eine Magnetgreifereinheit somit bevorzugt an zwei Aufnahmen abgestützt, um den Kräften bei der Bewegung eines flächigen Werkstücks am Magnetgreiferrahmen mit einem Roboter Stand zu halten.
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Überdies ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Adapter ein Raster aufweist, auf welchem die Kupplungsaufnahmen periodisch in mindestens einer, vorzugsweise zwei Raumrichtungen angeordnet sind.
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Durch die rasterartige Anordnung von Vakuumkupplungen, insbesondere von selbstschließenden Vakuumkupplungen kann ein Leitungsnetz am Adapter fest vorgesehen werden. An jeden Rasterpunkt kann dann, je nach Konfiguration für ein gewünschtes zu transportierendes Bauteil, eine Magnetgreifereinheit angesetzt werden, welche nur bei Ihrem Vorhandensein die Vakuumkupplung öffnet und ggf. über Ventile einzeln oder im Verbund angesteuert werden kann.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass mindestens eine Magnetgreifereinheit als Magnetgreiferstocher ausgebildet ist, wobei ein Magnetgreifer zur Kontaktierung eines flächigen Werkstücks von dem Kupplungskopf über einen vorzugsweise teleskopierbaren Stocher beabstandet ist.
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Magnetgreiferstocher bieten die Möglichkeit, in Platinenstapel oder komplexere Geometrien einzutauchen, ohne dass Platz für den kompletten Magnetgreiferrahmen vorgesehen werden muss. Dies ist beispielsweise bei der Entnahme von Platinen aus Stapeln erforderlich, welche im Randbereich durch Stangen gehalten, positioniert und bevorratet werden.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine Magnetgreifereinheit eine zumindest abschnittsweise über ihre Ausdehnung innenliegende Fluidleitung, vorzugsweise einen innenliegenden Vakuumkanal für das Betätigen des fluidbetätigbaren Aktuators zur Bewegung der Magnetgreifer umfasst, wobei die Fluidleitung insbesondere über mehr als 50%, bevorzugt über mehr als 80% einer Längsausdehnung der Magnetgreifereinheit innenliegend ausgebildet ist.
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Die Innenliegende Führung der Fluidleitung, insbesondere des Vakuumkanals bietet höhere Sicherheit gegen Störungen und erlaubt ein einfaches und undifferenziertes Handhaben der Magnetgreifereinheit mittels eines Bestückungsroboters oder einer Übergabestation.
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Eine erfindungsgemäße Übergabestation ist vorgesehen, um die Magnetgreifereinheiten am Adapter in einer gewünschten Konfiguration automatisch anzuordnen. Um eine vollautomatische, frei programmierbare Magnetgreifer-Bestückung von Magnetgreiferrahmen zur Produktion von unterschiedlichen Bauteilen innerhalb einer Fertigungslinie zu ermöglichen, muss eine Vorrichtung die betreffenden Magnetgreifereinheiten anordnen und entfernen können.
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Die vorgesehene Übergabestation für die Übergabe von bevorrateten Magnetgreifereinheiten an einen Adapter oder die Entnahme von Magnetgreifereinheiten von einem Adapter zur Bereitstellung eines Magnetgreiferrahmens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Übergabestation Mittel für die Betätigung einer Kupplungsmechanik eines Kuppelkopfes an einer Magnetgreifereinheit, vorzugsweise Greif- und/oder Drück- und/oder Drehmittel umfasst, wobei die Mittel zur Betätigung insbesondere zum Öffnen und Riegeln einer Rastverbindung an einem Kupplungskopf einer Magnetgreifereinheit ausgebildet sind.
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Bevorzugt kann die Übergabestation mindestens eine, vorzugsweise zwei lineare Bewegungsachsen in einer Ebene umfassen, um eine Magnetgreifereinheit an einem Adapter an gewünschte Stelle zu positionieren und/oder dass eine die Übergabestation mindestens eine Bewegungsachse, insbesondere eine Hubeinheit, zur Bewegung einer aufgenommenen Magnetgreifereinheit entlang deren Längsachse umfasst.
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Entweder fährt die Übergabestation den Adapter in x-y-Ebene an die jeweilige Stelle an, um die Magnetgreifereinheit zu positionieren, oder der Roboter, welcher den Adapter trägt, stellt diesen an der passenden Stelle bereit.
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Bevorzugt kann die Übergabestation dann eine Hubeinheit umfassen, welche die Magnetgreifereinheit in die Kupplungsaufnahme einsteckt, diese dort sich selbst verriegelt oder durch die Übergabestation dort verriegelt wird und an ein Leitungsnetz, vorzugsweise an ein Vakuum ankoppelt.
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Weiterhin kann die Übergabestation einen Speicher für aufzunehmende Magnetgreifereinheiten umfassen, wobei der Speicher bevorzugt als Linearspeicher oder als Umlaufspeicher ausgebildet ist.
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Die Bevorratung von Magnetgreifereinheiten ist erforderlich, da unterschiedliche Konfigurationen des Magnetgreiferrahmens unterschiedliche Anzahlen an Magnetgreifereinheiten bedingen können.
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Erfindungsgemäß ist ein System zur Handhabung von flächigen Werkstücken, z.B. Platinen, welche unterschiedliche Konturen aufweisen, vorgesehen. Das System umfasst dabei einen Manipulator, einen Adapter, eine Vielzahl von Magnetgreifereinheiten, eine Übergabestation und ein Magazin,
- - wobei der Manipulator mit dem Adapter verbunden ist,
- - wobei der Adapter einen Fluidanschluss und ein Leitungsnetz umfasst,
- - wobei der Adapter eine Vielzahl von mit dem Fluidanschluss über das Leitungsnetz verbundenen Kupplungsaufnahmen umfasst,
- - wobei die Kupplungsaufnahmen und die Kupplungsköpfe derart aufeinander abgestimmt sind, dass jede Magnetgreifereinheit jeweils mit dem Adapter einrastend kuppelbar und von dem Adapter ausrastend entkuppelbar ist,
- - wobei wenigstens ein Magnetgreifer jeder Magnetgreifereinheit im gekuppelten Zustand durch den Kupplungskopf hindurch mit dem Leitungsnetz des Adapters verbunden ist.
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Ein derartiges System erlaubt eine vollautomatische, frei programmierbare Magnetgreifer-Bestückung von Magnetgreiferrahmen zur Handhabung von unterschiedlichen Bauteilen innerhalb einer Fertigungslinie.
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Bevorzugt ist, dass die Übergabestation zur Abgabe einer der Magnetgreifereinheiten an den mit dem Manipulator verbundenen Adapter eine Magnetgreifereinheit derart bereitstellt, dass
- - entweder der Manipulator mit einer linearen Verfahrbewegung den Adapter mit einer freien Kupplungsaufnahme in Kupplungsrichtung auf den Kupplungskopf fährt bis dieser in der freien Kupplungsaufnahme einrastet,
- - oder die Übergabestation die Magnetgreifereinheit mit einer linearen Verfahrbewegung derart in Richtung einer freien Kupplungsaufnahme des zu der Übergabestation positionierten Adapters fährt, dass deren Kupplungskopf in der Kupplungsaufnahme einrastet.
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Auf diese Weise ist die flexible, automatisierte Bestückung eines Magnetgreiferrahmens innerhalb einer teil-, oder vollautomatisierten Fertigungslinie ermöglicht.
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Überdies ist bevorzugt, dass die Übergabestation zur Abnahme einer der Magnetgreifereinheiten von dem mit dem Manipulator verbundenen Adapter derart bereit steht, dass der Manipulator und die Übergabestation durch eine Bewegung des Manipulators und/oder eine Bewegung der Übergabestation zur Abnahme einer in dem Adapter gehaltenen Magnetgreifereinheit derart zu einander positioniert werden, dass ein Betätigungsmittel der Übergabestation einen Rastmechanismus der Magnetgreifereinheit entriegelt und anschließend durch eine Relativbewegung zwischen der Übergabestation und dem Adapter der Kupplungskopf der Magnetgreifereinheit und die Kupplungsaufnahme des Adapters voneinander getrennt werden.
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Es ist auch ein Verfahren zur Anpassung eines Magnetgreiferrahmens an flächige Werkstücke unterschiedlicher Kontur vorgesehen, wobei der Magnetgreiferrahmen einen Adapter und wenigstens eine Magnetgreifereinheit umfasst, umfassend die Schritte,
- - Abnehmen aller für ein erste Werkstück an dem Adapter angeordneten Magnetgreifereinheiten von dem Adapter,
- - Bestücken des Adapters mit den für ein zweites Werkstück an dem Adapter erforderlichen Magnetgreifereinheiten entsprechend einem auf das Werkstück angepassten Muster.
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Das Abnehmen aller Magnetgreifereinheiten vor dem neuen Bestücken ermöglicht dem Automatismus eine freie Wahl der Bestückungsreihenfolge, ohne dass auf eventuell bestehende Bestückungen geachtet werden muss. Dies ist insbesondere für die Positionierung und Anfahrwege der Übergabestation ein wesentliches Kriterium, welches die Handhabungsgeschwindigkeit bei der Bestückung und Entnahme verbessert.
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Überdies ist ein Verfahren zur Anpassung eines Magnetgreiferrahmens erfindungsgemäß, welcher einen Adapter und wenigstens eine Magnetgreifereinheit umfasst, an flächige Werkstücke unterschiedlicher Kontur umfassend die Schritte,
- - Abnehmen aller für das Greifen des nächsten Werkstücks nicht erforderlichen Magnetgreifereinheiten von dem Adapter,
- - Bestücken des Adapters mit den für das nächste Werkstück zusätzlich zu den vorhandenen Magnetgreifereinheiten erforderlichen Magnetgreifereinheiten.
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Die Erfindung erlaubt die Bereitstellung von vollautomatischen Magnetgreiferrahmen und deren Umrüstung ohne manuellen Eingriff oder komplizierte Leitungsführung.
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Weitere Aspekte der Erfindung sind in nachfolgenden Ausführungsbeispielen exemplarisch beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt.
- 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Magnetgreiferrahmens an einem Roboter mit Übergabestation und Linearspeicher.
- 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Adapter ohne angeordnete Magnetgreifereinheit.
- 3 zeigt einen Kupplungskopf an einem Magnetgreiferstocher.
- 4 zeigt ausschnittsweise einen montierten Magnetgreiferstocher am Adapter mit eingestecktem Kupplungskopf.
- 5 zeigt einen Schnitt durch einen Magnetgreiferstocher an einem Ausschnitt eines Adapters.
- 6 zeigt eine Übergabestation mit Umlaufspeicher.
- 7 zeigt eine Übergabestation mit Linearspeicher.
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Im Einzelnen zeigt 1 einen Magnetgreiferrahmen 1 an einem Roboterarm 2 (teilweise dargestellt). Am Magnetgreiferrahmen 1 sind Magnetgreiferstocher 3 dargestellt, welche über eine Übergabestation 20 aus einem Linearspeicher 21 angeordnet wurden. Die dargestellte Übergabestation wird in 8 näher beschrieben.
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Der Magnetgreiferrahmen 1 umfasst einen Adapter 4, welcher in Form einer oberen Platte 5 sichtbar ist. Auf der oberen Platte 5 befinden sich Vakuumkupplungen 6, welche von der Unterseite durch die Kupplungsköpfe der Magnetgreiferstocher 3 kontaktiert werden. Ein Leitungsnetz ist auf der Oberseite aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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Auf der Oberseite der Platte 5 ist ein Steckraster dargestellt, welches ggf. mit entsprechenden Vakuumkupplungen versehen werden kann, um eine möglichst flexible Bestückung zu erlauben.
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Der Magnetgreiferrahmen 1 umfasst weiterhin Ausleger 7, welche eine zusätzliche Flexibilität beim Bestücken ermöglichen.
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2 zeigt Ausschnittsweise einen Sandwichaufbau des erfindungsgemäßen Adapters 4. Der Sandwichaufbau umfasst eine obere Platte 5 sowie eine untere Platte 10. Die obere Platte 5 trägt die Vakuumkupplung 11, an welche über einen Fluidanschluss 12 eine Leitung 13 für ein Leitungsnetz angeschlossen ist. Die obere Platte 5 ist über Schraubverbindungen 14 an ein Trägerprofil 15 angeschraubt und weist eine Öffnung 16 für den Durchtritt eines Kupplungskopfes zum Anschluss an die Vakuumkupplung 11 auf. Die untere Platte 10 ist ebenfalls über Schraubverbindungen 17 mit dem Trägerprofil 15 verbunden und umfasst eine Kupplungsaufnahme 18 zur Durchführung des Kupplungskopfes. Durch die beiden Aufnahmen in der Öffnung 16 und der Kupplungsaufnahme 18 wird ein Magnetgreiferstocher derart gehalten, dass er den Bewegungskräften beim Einsatz des Magnetgreiferrahmens 1 standhalten kann.
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3 zeigt einen oberen Abschnitt eines Magnetgreiferstochers 3 mit Kupplungskopf 30. Der Kupplungskopf 30 umfasst an unterschiedlichen Abschnitten unterschiedliche Durchmesser. In einem unteren Abschnitt 31 ist die Aufnahme in die Kupplungsaufnahme 18 vorgesehen. Der Durchmesser ist entsprechend dem Durchtritt in der unteren Platte 10 angepasst.
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Darunter befindet sich ein Handhabungsbereich 32 für die Übergabestation. Im Handhabungsbereich sind Mittel 33 zur Betätigung der Verriegelung 34 vorgesehen, die vorliegend in Form einer Rastklinke ausgebildet sind. Die Mittel 33 werden von der Übergabestation eingedrückt, wodurch sich die Klinken 34 zurückziehen und eine Entnahme oder ein Einsetzen des Magnetgreiferstochers 3 in den Adapter 4 erlauben.
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Im oberen Abschnitt 35 ist die Durchführung durch die Öffnung 16 vorgesehen, welche sodann mit der Vakuumkupplung 11 kontaktiert.
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4 zeigt einen montierten Zustand eines Magnetgreiferstochers 3 in einem Ausschnitt aus einem Adapter 4.
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In 5 ist der Magnetgreiferstocher in montiertem Zustand in einem Ausschnitt aus dem Adapter im Schnitt gezeigt.
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Der Magnetgreiferstocher 3 umfasst einen Magnetgreifer 50 zur Aufnahme eines flächigen Werkstücks 51 durch aktivieren eines Magnetfeldes. Der Magnetgreifer 50 ist durch eine innenliegende Vakuumleitung 52 mit der Vakuumkupplung 11 am Adapter 4 verbunden. Ein unterer Abschnitt 53 des Magnetgreiferstochers 3 kann über die Vakuumleitung durch pneumatische Aktuatoren 59 teleskopiert verlängert oder verkürzt werden.
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Der Magnetgreiferstocher 3 umfasst zur Befestigung im Adapter 4 eine Klinkenanordnung 33, welche über Achsen 54 geschwenkt werden können. Die Klinken 33 rasten in der Kupplungsaufnahme 18 ein und stützen sich gleichzeitig im unteren Bereich 55 an der unteren Platte 10 ab. Der obere Abschnitt 35 stützt sich in der oberen Platte 5 ab und bietet damit dem montierten Magnetgreiferstocher 3 einen ausreichenden Halt gegen Querkräfte.
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6 zeigt eine Übergabestation 60. Die Übergabestation umfasst einen Stochergreifer 61, welcher an einer Linearachse in Z-Richtung 62 und einer Linearachse in X-Richtung 63 angeordnet ist. In einem Umlaufspeicher 70 ist an einem Kettentrieb 64 ist umlaufend eine Kette 65 mit Aufnahmen 66 für Magnetgreiferstocher 3 vorgesehen. Die Aufnahmen 66 nutzen ebenfalls die Klinken 33 mit den Rastklinken 34, um die Magnetgreiferstocher 3 aufzunehmen und zu halten.
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Der Stochergreifer 61 umgreift den Bereich 32 und drückt dabei die Mittel 33 ein, um die Rastklinken radial nach innen zu bewegen und diese zu lösen. Sodann kann in Z-Richtung über die Z-Achse 62 , entlang der Längsachse 58 des Magnetgreiferstochers, dieser aus dem Speicher 70 entnommen werden, über die X-Achse 63 dem Adapter (hier nicht dargestellt) zugeführt, und dort eingesetzt werden. Der Umlaufspeicher 70 bewegt den nächsten Magnetgreiferstocher 3 durch Förderung der Kette 65 in Förderrichtung 71 weiter und stellt diesen zur Entnahme oder einen freien Platz oder Aufnahme eines ankommenden Magnetgreiferstochers bereit.
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In 7 ist eine entsprechende Anordnung mit einem Linearspeicher dargestellt.
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Die Übergabestation 20 umfasst einen Stochergreifer 24, welcher an einer Linearachse in Z-Richtung 22 und einer Linearachse in X-Richtung 23 angeordnet ist. In einem Linearspeicher 21 sind längs Aufnahmen 25 für Magnetgreiferstocher 3 vorgesehen. Die Aufnahmen 25 nutzen ebenfalls die Klinken 33 mit den Rastklinken 34, um die Magnetgreiferstocher 3 aufzunehmen und zu halten.
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Der Stochergreifer 24 umgreift den Bereich 32 und drückt dabei die Mittel 33 ein, um die Rastklinken radial nach innen zu bewegen und die zu lösen. Sodann kann in Z-Richtung über die Z-Achse 22 , entlang der Längsachse 58 des Magnetgreiferstochers, dieser aus dem Speicher 21 entnommen werden, über die X-Achse 23 dem Adapter (hier nicht dargestellt) zugeführt, und dort eingesetzt werden. Der Linearspeicher 21 wird entsprechend durch die X-Achse 23 an einem bevorrateten Magnetgreiferstocher 3 oder einem freien Platz zur Entnahme oder Aufnahme angefahren.
