DE102017121557B4 - Process and device for conveying and positioning workpieces - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Förderung und Positionierung von Werkstücken (62, 64), bei welchem die Werkstücke (62, 64) auf einer Stetigfördereinrichtung (60) in einer Durchlaufrichtung (A) befördert werden, wobei in einem Lagekorrekturschritt mindestens ein erstes Werkstück (62) relativ zu mindestens einem zweiten Werkstück (64) positioniert wird, das seine Position auf der Stetigfördereinrichtung (60) beibehält, derart, dass das mindestens eine erste Werkstück (62) und das mindestens eine zweite Werkstück (64) eine definierte Ausrichtung relativ zueinander auf der Stetigfördereinrichtung (60) einnehmen, und in einem nachfolgenden Transferschritt das mindestens eine erste Werkstück (62) und das mindestens eine zweite Werkstück (64) gleichzeitig durch ein Transfergerät (40) aus einer Aufnahmeposition (P1) in ihrer definierten Ausrichtung von der Stetigfördereinrichtung (60) aufgenommen werden und in eine definierte Ablageposition (P2) überführt werden.Method for conveying and positioning workpieces (62, 64), in which the workpieces (62, 64) are conveyed on a continuous conveying device (60) in a throughput direction (A), with at least one first workpiece (62) being moved relative to at least one second workpiece (64) is positioned, which maintains its position on the continuous conveyor (60), such that the at least one first workpiece (62) and the at least one second workpiece (64) have a defined orientation relative to one another on the continuous conveyor ( 60), and in a subsequent transfer step, the at least one first workpiece (62) and the at least one second workpiece (64) are simultaneously picked up by a transfer device (40) from a pick-up position (P1) in their defined orientation by the continuous conveyor (60). and transferred to a defined storage position (P2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Förderung und Positionierung von Werkstücken, sowie eine entsprechende Vorrichtung.The present invention relates to a method for conveying and positioning workpieces and a corresponding device.
In vielen Fertigungsprozessen werden Werkstücke aufeinanderfolgend in verschiedene Bearbeitungsstationen eingelegt, aus der sie in einem weiter verarbeiteten Zustand entnommen und weitertransportiert werden. Beispielsweise kann es sich bei einer solchen Bearbeitungsstation um eine Presse in einer Pressenstraße handeln, in welcher im Wesentlichen plattenförmige Werkstücke in aufeinanderfolgenden Pressschritten verarbeitet werden. Die Werkstücke werden hierbei zunächst auf einer Stetigfördereinrichtung in Richtung einer Presse gefördert, von der Stetigfördereinrichtung aufgenommen und die Presse eingelegt. Bei dieser Stetigfördereinrichtung kann es sich beispielsweise, jedoch nicht beschränkend um ein Förderband handeln, auf welchem die Werkstücke aufeinanderfolgend gefördert werden.In many manufacturing processes, workpieces are placed one after the other in various processing stations, from which they are removed in a further processed state and transported on. For example, such a processing station can be a press in a press line in which essentially plate-shaped workpieces are processed in successive pressing steps. The workpieces are first conveyed on a continuous conveyor in the direction of a press, picked up by the continuous conveyor and inserted into the press. This continuous conveying device can be, for example, but not limited to, a conveyor belt on which the workpieces are conveyed in succession.
Zur Optimierung des Arbeitsablaufs und der Verarbeitungsgeschwindigkeit in einer solchen Pressenstraße ist es vorteilhaft, das Werkstück auf dem Förderband zunächst in einem Lagekorrekturschritt auszurichten, bevor es in einem nachfolgenden Transferschritt durch ein Transfergerät aufgenommen und eine definierte Ablageposition in der Presse überführt wird. Notwendig ist dies insbesondere dann, wenn das Transfergerät, welches den Transferschritt ausführt, dazu ausgerüstet ist, mehrere Werkstücke gleichzeitig aufzunehmen und zu überführen. Die gleichzeitig aufzunehmenden Werkstücke müssen dann eine definierte Ausrichtung relativ zueinander auf dem Förderband einnehmen, bevor der Transferschritt durchgeführt werden kann.In order to optimize the workflow and the processing speed in such a press line, it is advantageous to first align the workpiece on the conveyor belt in a position correction step before it is picked up by a transfer device in a subsequent transfer step and transferred to a defined deposit position in the press. This is necessary in particular when the transfer device which carries out the transfer step is equipped to receive and transfer a number of workpieces at the same time. The workpieces to be picked up at the same time must then assume a defined alignment relative to one another on the conveyor belt before the transfer step can be carried out.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein derartiges Verfahren zur Förderung und Positionierung von Werkstücken derart weiterzubilden, dass die gleichzeitige Handhabung mehrerer Werkstücke durch ein einziges Fördergerät mit vergleichsweise geringem Aufwand möglich ist.It is therefore an object of the present invention to further develop such a method for conveying and positioning workpieces in such a way that a plurality of workpieces can be handled simultaneously by a single conveying device with comparatively little effort.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst, sowie durch eine entsprechende Vorrichtung gemäß Anspruch 6.This object is achieved according to the invention by a method according to claim 1 and by a corresponding device according to claim 6.
Erfindungsgemäß wird in dem Lagekorrekturschritt mindestens ein erstes Werkstück relativ zu mindestens einem zweiten Werkstück positioniert. Letzteres behält seine Position auf der Stetigfördereinrichtung bei, d.h. es wird keiner Lagekorrektur unterzogen. Lediglich das mindestens eine Werkstück wird somit derart angeordnet, dass nach der Lagekorrektur das mindestens eine Werkstück und das mindestens zweite Werkstück eine definierte Ausrichtung relativ zueinander einnehmen, aus welcher beide Werkstücke im nachfolgenden Transferschritt in die definierte Ablageposition überführt werden können.According to the invention, at least one first workpiece is positioned relative to at least one second workpiece in the position correction step. The latter retains its position on the continuous conveyor, i.e. it is not subjected to any position correction. Only the at least one workpiece is arranged in such a way that after the position correction, the at least one workpiece and the at least second workpiece assume a defined orientation relative to one another, from which both workpieces can be transferred to the defined storage position in the subsequent transfer step.
In diesem Fall ist es also nicht mehr erforderlich, sämtliche Werkstücke, die im Transferschritt überführt werden, in ihrer Lage zu korrigieren, sondern lediglich ein Teil dieser Werkstücke wird gegenüber dem verbleibenden Teil lagekorrigiert. Im einfachsten Fall wird ein einziges erstes Werkstück relativ zu einem einzigen zweiten Werkstück neu positioniert. Es können allerdings auch mehrere erste Werkstücke zu einem zweiten Werkstück positioniert werden, zu mehreren zweiten Werkstücken positioniert werden, oder mehrere erste Werkstücke werden relativ zu einem oder mehreren zweiten Werkstücken positioniert. All diese Fälle sollen durch die Formulierungen „mindestens ein erstes Werkstück“ und „mindestens ein zweites Werkstück“ erfasst werden.In this case, it is therefore no longer necessary to correct the position of all the workpieces that are transferred in the transfer step, but rather only a part of these workpieces is positionally corrected in relation to the remaining part. In the simplest case, a single first workpiece is repositioned relative to a single second workpiece. However, a plurality of first workpieces can also be positioned relative to a second workpiece, positioned relative to a plurality of second workpieces, or a plurality of first workpieces are positioned relative to one or more second workpieces. All of these cases should be covered by the phrases "at least one first workpiece" and "at least one second workpiece".
Ein Positionierungsgerät, das die Lagekorrektur vornimmt, muss also lediglich dazu eingerichtet sein, einen Teil der zu transferierenden Werkstücke zu erfassen und relativ zu dem oder den übrigen anzuordnen. Hierdurch wird der Aufbau der gesamten Anlage wesentlich vereinfacht.A positioning device that carries out the position correction must therefore only be set up to detect a part of the workpieces to be transferred and to arrange them relative to the one or more others. This significantly simplifies the construction of the entire system.
Vorzugsweise werden vor dem Lagekorrekturschritt Ist-Positionen des mindestens einen ersten Werkstücks und des mindestens einem zweiten Werkstücks auf der Stetigfördereinrichtung optisch erfasst. Dies kann beispielsweise durch eine Bilderfassungseinrichtung oder eine andere Art von optischer Abtasteinrichtung geschehen, entweder während des kontinuierlichen Durchlaufs der Stetigfördereinrichtung, oder während die Stetigfördereinrichtung ihren Betrieb für einen kurzen Moment unterbricht.Preferably, before the position correction step, actual positions of the at least one first Workpiece and the at least one second workpiece on the continuous conveyor optically detected. This can be done, for example, by an image acquisition device or another type of optical scanning device, either during the continuous passage of the continuous conveyor device, or while the continuous conveyor device interrupts its operation for a brief moment.
Weiter vorzugsweise werden aus den erfassten Ist-Positionen Soll-Positionen des mindestens einen Werkstücks und des mindestens einem zweiten Werkstücks bestimmt, die eine gemeinsame definierte Ausrichtung ergeben.More preferably, target positions of the at least one workpiece and of the at least one second workpiece are determined from the detected actual positions, which result in a common, defined alignment.
Weiter vorzugsweise wird auf Grundlage der erfassten Ist-Positionen das mindestens eine erste Werkstück bestimmt, dass im Lagekorrekturschritt relativ zu dem mindestens einen zweiten Werkstück positioniert wird. Vorteilhafterweise wird also entschieden, welches oder welche der zu transferierenden Werkstücke relativ zu dem oder den übrigen Werkstücken neu positioniert wird. Günstig ist naturgemäß die Auswahl eines solchen oder solcher Werkstücke, die zur Lagekorrektur die geringste Strecke bewegt werden müssen oder zu deren Neupositionierung die wenigsten Bewegungen durchgeführt werden müssen. Auf diese Weise kann die Durchführung des Lagekorrekturschritts zeitlich und energetisch optimiert werden. More preferably, the at least one first workpiece that is positioned relative to the at least one second workpiece in the position correction step is determined on the basis of the detected actual positions. It is therefore advantageously decided which of the workpieces to be transferred is or are to be repositioned relative to the remaining workpiece or workpieces. Naturally, it is favorable to select such a workpiece or workpieces that have to be moved over the shortest distance to correct their position or for whose repositioning the fewest movements have to be carried out. In this way, the implementation of the position correction step can be optimized in terms of time and energy.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens korrigiert das Transfergerät im Transferschritt die gemeinsame räumliche Orientierung des mindestens einen Werkstücks und des mindestens einen zweiten Werkstücks. Das bedeutet, dass beispielsweise eine Winkelausrichtung der zu transferierenden Werkstücke während der Überführung in die definierte Ablageposition korrigiert wird, während die relative Winkelorientierung des mindestens einen ersten Werkstücks zu zumindest einem zweiten Werkstück hingegen erhalten bleibt. Auch eine Korrektur in Form einer gemeinsamen Translationsbewegung der beiden Werkstücke ist möglich.According to a further preferred embodiment of the method according to the invention, the transfer device corrects the common spatial orientation of the at least one workpiece and the at least one second workpiece in the transfer step. This means that, for example, an angular orientation of the workpieces to be transferred is corrected during transfer to the defined storage position, while the relative angular orientation of the at least one first workpiece to at least one second workpiece is retained. A correction in the form of a common translational movement of the two workpieces is also possible.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Förderung und Positionierung von Werkstücken, umfassend
- - eine Stetigfördereinrichtung zur Beförderung von Werkstücken in einer Durchlaufrichtung,
- - eine Positioniereinrichtung, die an der Stetigfördereinrichtung angeordnet ist und Mittel zur Positionierung mindestens eines ersten Werkstücks relativ zu mindestens einem zweiten Werkstück umfasst,
- - eine optische Erfassungseinrichtung, die zur optischen Erfassung von Ist-Positionen des mindestens einen ersten Werkstücks und des mindestens einen zweiten Werkstücks auf der Stetigfördereinrichtung und zur Ausgabe von Daten entsprechend den erfassten Ist-Positionen eingerichtet ist,
- - eine Steuereinrichtung, die zur Steuerung der Positioniereinrichtung auf Grundlage der Daten entsprechend den erfassten Ist-Positionen eingerichtet ist, derart, dass die Positioniereinrichtung das mindestens eine erste Werkstück relativ zu dem mindestens einen zweiten Werkstück derart positioniert, dass das mindestens eine erste Werkstück und das mindestens eine zweite Werkstück gemeinsam eine definierte Ausrichtung relativ zueinander einnehmen,
- - und ein Transfergerät, das zur gleichzeitigen Aufnahme des mindestens einen ersten Werkstücks und des mindestens einen zweiten Werkstücks aus einer Aufnahmeposition in ihrer definierten Ausrichtung und zur Überführung derselben in eine definierte Ablageposition eingerichtet ist.
- - a continuous conveyor for transporting workpieces in one direction,
- - a positioning device which is arranged on the continuous conveyor device and comprises means for positioning at least one first workpiece relative to at least one second workpiece,
- - an optical detection device, which is set up for the optical detection of actual positions of the at least one first workpiece and the at least one second workpiece on the continuous conveyor device and for the output of data corresponding to the detected actual positions,
- - a control device that is set up to control the positioning device on the basis of the data corresponding to the detected actual positions, such that the positioning device positions the at least one first workpiece relative to the at least one second workpiece in such a way that the at least one first workpiece and the at least one second workpiece jointly assume a defined orientation relative to one another,
- - and a transfer device, which is set up to simultaneously pick up the at least one first workpiece and the at least one second workpiece from a pick-up position in their defined alignment and to transfer them into a defined deposit position.
Vorzugsweise ist das Transfergerät dazu eingerichtet, eine Korrektur der räumlichen Orientierung des mindestens einen ersten Werkstücks und des mindestens einen zweiten Werkstücks im aufgenommenen Zustand vorzunehmen.The transfer device is preferably set up to correct the spatial orientation of the at least one first workpiece and the at least one second workpiece in the picked-up state.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
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1 und2 zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Förderung und Positionierung von Werkstücken in zwei unterschiedlichen Positionen, jeweils in einer schematischen Draufsicht.
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1 and2 show an embodiment of a device according to the invention for conveying and positioning of workpieces in two different positions, each in a schematic plan view.
Das Transfergerät 40 umfasst hierzu einen Arm 42, an dessen Ende eine Werkzeugaufnahme mit einem Tooling 50 zum Ergreifen der Werkstücke 62, 64 angebracht ist. Das Tooling 50 ist an die jeweiligen Werkstücke 62, 64 angepasst und weist beispielsweise Vakuumsauger oder dergleichen auf, um die Werkstücke 62, 64 anzusaugen und aus der Aufnahmeposition P1 in die Ablageposition P2 bringen zu können. Der Arm 42 erstreckt sich radial von einer senkrechten Achse Z1 und ist um diese Achse Z1 schwenkbar. Ferner ist der Arm 42 in seiner Erstreckungsrichtung in Bezug auf die Achse Z1 verfahrbar, so dass das Ende des Arms 42, welches das Tooling 50 trägt, der Achse Z1 angenähert oder von dieser entfernt werden kann. Der Arm 42 wird zu diesem Zweck in einer entsprechenden Aufnahme 46 gelagert, die das Schwenken und das vorstehend beschriebene Verfahren des Arms 42 bezüglich der Achse Z1 ermöglicht. Die Aufnahme 46 selbst ist entlang einer Schiene 44 verfahrbar, die sich in der Durchlaufrichtung A erstreckt. Hierdurch kann die Aufnahme 46 mit dem Arm 42 in Richtung der Presse 12 und in der entgegengesetzten Richtung zum Förderband 60 verfahren werden. Eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Arms 42 entlang der Achse Z1 ist ebenfalls möglich, um die Werkstücke 62, 64 vom Förderband 60 anzuheben und auf das Unterwerkzeug 32 absenken zu können.For this purpose, the
Damit die zu transferierenden Werkstücke 62, 64 vom Tooling 50 des Transfergerätes 40 korrekt erfasst werden können, ist es notwendig, dass sie am Ende des Förderbandes 60 in der Aufnahmeposition P1 eine definierte Ausrichtung zueinander einnehmen. Um dies zu gewährleisten, ist eine Positioniereinrichtung 66 in Form eines Knickarm-Roboters vorgesehen, der neben dem Förderband 60 angeordnet ist. Am Ende seines Knickarms 68 trägt dieser ein Tooling 70 zur Aufnahme eines Werkstücks. Passieren zwei nebeneinander auf dem Förderband 60 liegende Werkstücke 62 und 64 den Abschnitt des Förderbands 60, neben welchem der Knickarm-Roboter 66 angeordnet ist, kann dieser eines der beiden Werkstücke 62 oder 64 erfassen und umsetzen, d.h., auf dem Förderband 60 anheben und in einer lagekorrigierten Position wieder ablegen. Der Knickarm-Roboter 66 ist im vorliegenden Fall in der Lage, wahlweise ein erstes Werkstück, im vorliegenden Fall das mit der Referenznummer 62 bezeichnete Werkstück, in seiner Lage zu korrigieren, oder auch das andere Werkstück 64.So that the
Der Vorgang der Positionierung eines ersten Werkstücks 62 relativ zu einem zweiten Werkstück 64, das seine Position auf dem Förderband beibehält, soll im Folgenden als Lagekorrekturschritt bezeichnet werden. Nach Abschluss dieses Lagekorrekturschritts befinden sich beide Werkstücke, also das in seiner Lage korrigierte erste Werkstück 62 und das zweite Werkstück 64, welches seine Lage auf dem Förderband 60 beibehält, gemeinsam in einer definierten Ausrichtung relativ zueinander. Ist dies der Fall, kann das Transfergerät 40 einen Transferschritt durchführen, in welchem das erste Werkstück 62 und das zweite Werkstück 64 gleichzeitig aus der Aufnahmeposition P1 aufgenommen und die Ablageposition P2 überführt werden.The process of positioning a
Zur Durchführung des Lagekorrekturschritts werden zunächst die Ist-Positionen des ersten Werkstücks 62 und des zweiten Werkstücks 64 auf dem Förderband 60 erfasst. Hierzu dient eine optische Erfassungseinrichtung 72, bei der sich beispielsweise um ein Bilderkennungssystem handeln kann. Dieses ist dazu in der Lage, Daten, welche die Ist-Positionen repräsentieren, an eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung auszugeben, die zur Steuerung des Knickarm-Roboters 66 eingerichtet ist.To carry out the position correction step, the actual positions of the
Die Steuereinrichtung ermittelt aus den Ist-Positionen Soll-Positionen des ersten Werkstücks 62 und des zweiten Werkstücks 64, die gemeinsam der definierten Ausrichtung entsprechen. Die Steuereinrichtung kann dann den Knickarm-Roboter 66 derart ansteuern, dass er das erste Werkstück 62 ansteuert und eine Lagekorrektur desselben vornimmt, d.h. in seiner Lage bezüglich des zweiten Werkstücks 64 korrigiert. Die Position des zweiten Werkstücks 64 stellt somit die Referenzposition dar, bezüglich welcher die Lage des ersten Werkstücks 62 verändert wird.From the actual positions, the control device determines target positions of the
Insbesondere kann die Steuereinrichtung dazu vorgesehen sein, aus den beiden Werkstücken 62 und 64 dasjenige auszuwählen, dessen Lagekorrektur den geringsten zeitlichen und energetischen Aufwand erfordert, d.h. zu dessen Lagekorrektur möglichst wenige Bewegungen durch den Knickarm-Roboter 66 durchgeführt werden müssen. Mit anderen Worten, aus den Daten bezüglich der Ist-Positionen zweier Werkstücke wird dasjenige bestimmt, welches (als erstes Werkstück) in Bezug auf das andere (zweite) Werkstück umgesetzt werden soll.In particular, the control device can be provided to select from the two
In dem Ausführungsbeispiel in
Es wird zu diesem Zweck das in
Zur korrekten Ablage in die Ablageposition P2 innerhalb der Presse muss allerdings noch eine Winkelkorrektur der beiden Werkstücke 62 und 64 vorgenommen werden, wobei allerdings ihre relative Position zueinander beibehalten wird, d.h. ihre Winkelorientierung und ihr Abstand voneinander. Während letzteres durch das Tooling 50 des Transfergeräts 40 gewährleistet wird, kann zur Winkelkorrektur zwischen der Aufnahmeposition P1 und der Ablageposition P2 eine Drehbewegung des Toolings 50 während des Transfers vom Förderband 60 in die Presse 12 durchgeführt werden. Dies kann durch kombinierte Bewegungen des Transfergeräts 40 erreicht werden. Ferner können zusätzliche Translationsbewegungen der beiden Werkstücke 62 und 64 während des Transfers vorgenommen werden.However, in order for the two
In
In
Bei dem in
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