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Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkstück-Aufnahmesystem.
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Hintergrund
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Für das Aufnehmen von Werkstücken, die in einer einzelnen Reihe von einem Förderer auf ein einzelnes Band übertragen werden, und für das Übertragen der Werkstücke nach einer vorgegebenen Regel zu mehreren Aufnahmezielen, ist bei herkömmlichen Techniken ein Werkstück-Aufnahmesystem bekannt, bei dem mehrere Aufnahmeroboter in Abständen in der Werkstück-Übertragungsrichtung des Förderers installiert sind, um die auf dem Förderer angeordneten Werkstücke zu den Aufnahmezielen aufzunehmen und zu transportieren, indem eine Bahnführung durchgeführt wird, die jeden Roboter der Bewegung des Förderers folgen lässt (siehe z. B. Patentdokument PTL 1).
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Patentliteratur
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Patentdokument PTL 1: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Publikations-Nr.
JP2007 030087 A -
Die Druckschrift
US 2002 / 0 134 710 A1 beschreibt ein Verfahren zum automatisierten Sortieren von Objekten und Zusammenstellen der Objekte zu Sortimenten nach einer wählbaren Sortiervorgabe. Die
US 2007 / 0 208 455 A1 beschreibt ein System zum Aussortieren von Gegenständen aus Abfallmaterial.
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Ferner ist in der Druckschrift
US 5 305 892 A ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von Flaschen unterschiedlicher Art beschrieben, die unsortiert in Kästen gelagert werden. In der
US 5 040 056 A ist ein Verfahren und ein System zum Aufnehmen von Gegenständen von einem sich bewegenden Förderband und zum Transportieren zu einem Ziel beschrieben. Die
EP 1 748 339 A2 beschreibt eine Vorrichtung zur Verfolgung und Handhabung von Werkstücken.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In einem Fall jedoch, in dem mehrere Roboter wie in Patentdokument PTL 1 beschrieben angeordnet sind, erfordert ein solches Werkstück-Aufnahmesystem bei einem überlappenden Bahnführungsbereich zwischen den Robotern einen Kopplungsmechanismus, der einen Taktzeitverlust mit sich bringt. Um einen solchen Zyklus zeitverlust zu vermeiden, müssen die Roboter in großen Abständen in der Werkstückübertragungsrichtung des Förderers angeordnet werden. Da die Anzahl der Aufnahmepositionen zunimmt, ist es daher notwendig, eine größere Fördererlänge sicherzustellen.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Umstände gemacht. Dementsprechend ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Werkstück-Aufnahmesystem bereitzustellen, das durch die Reduzierung der Bahnlänge Platz sparen kann, auch wenn die Anzahl der Aufnahmeziele der Werkstücke, die von einem Förderer in einer einzelnen Reihe übertragen werden, zunimmt.
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Lösung des Problems
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Um den oben genannten Gegenstand zu erreichen, bietet die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Werkstück-Aufnahmesystem, das Folgendes umfasst: einen Förderer, der eine Vielzahl von Werkstücken in einer Übertragungsrichtung überführt; eine Positionserfassungseinheit, welche die Übertragungspositionen der vom Förderer übergebenen Werkstücke erkennt; einen Verteilroboter, der die Werkstücke, die vom Förderer in einer einzelnen Reihe überführt werden, nach einer vorbestimmten Regel in zwei Reihen sortiert und die Bewegung des Förderers verfolgt, indem er eine Bahnführung anhand der von der Positionserfassungseinheit erfassten Übertragungspositionen durchführt; und ein Paar von Aufnahmerobotern, die die Werkstücke aufnehmen und der Bewegung des Förderers folgen, indem sie eine Bahnführung anhand der von der Positionserfassungseinheit erfassten Übertragungspositionen durchführen, wobei nur die Werkstücke in einer entsprechenden der vom Verteilroboter sortierten Reihen in einem Arbeitsbereich jedes Aufnahmeroboters angeordnet sind, wobei das Paar von Aufnahmerobotern in einer Richtung orthogonal zur Übertragungsrichtung des Förderers angeordnet ist.
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Nach diesem Aspekt sortiert, wenn die Werkstücke vom Förderer in einer einzelnen Reihe übertragen werden, der Verteilroboter, der auf der vorgelagerten Seite angeordnet ist, die Werkstücke in zwei Werkstückreihen. Da das Paar von auf der nachgelagerten Seite angeordneten Aufnahmerobotern in einer Richtung rechtwinklig zur Übertragungsrichtung des Förderers angeordnet ist, kann die Bahnlänge kurz gehalten werden.
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Da das Paar von Aufnahmerobotern in ihren Arbeitsbereichen jeweils nur die eine oder die andere von den beiden Reihen der Werkstücke definieren, entfällt in diesem Fall die Notwendigkeit eines Kopplungsmechanismusses, so dass jeder Aufnahmeroboter ohne Taktzeitverlust eine hocheffiziente Arbeit verrichten kann.
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In diesem Zusammenhang können der Verteilroboter und die Aufnahmeroboter in einem Zustand installiert werden, in dem sie über dem Förderer aufgehängt sind.
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Dadurch kann der Raum über dem Förderband mit einer großen Breite, die zwei Reihen von Werkstücken überführen kann, effektiv ausgenutzt werden, wodurch eine Vergrößerung der Bahnbreite unterdrückt wird.
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Außerdem kann das Werkstück-Aufnahmesystem mit einer Kamera ausgestattet sein, die an einer vorgelagerten Seite des Verteilroboters zur Aufnahme eines Bildes der Werkstücke angeordnet ist, wobei der Verteilroboter und die Aufnahmeroboter die Bahnführung auf der Grundlage der von der Positionserfassungseinheit erfassten Übertragungspositionen und des Bildes der von der Kamera erfassten Werkstücke durchführen können.
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Dadurch ist es möglich, die Operationen des Verteilroboters und der Aufnahmeroboter zu korrigieren, um die Positionen der Werkstücke anhand des Bildes der von der Kamera erfassten Werkstücke zu verfolgen, auch wenn die in einer einzelnen Reihe übertragenen Werkstücke nicht auf dem Förderband ausgerichtet sind, und um jedes Werkstück zuverlässig zu handhaben.
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Außerdem kann der Verteilroboter die Werkstücke, die durch den Förderer in einer einzelnen Reihe übertragen werden, in zwei Gruppen von Werkstücken klassifizieren und nur die Werkstücke einer der beiden Gruppen bewegen, um die Werkstücke in den beiden Reihen neu anzuordnen.
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Vorteile der Erfindung
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Dadurch kann die Anzahl der vom Verteilroboter gehandhabten Werkstücke reduziert werden, wodurch sich die Übertragungsgeschwindigkeit des Förderbandes erhöht und die Werkstücke effizienter aufgenommen werden können.
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Vorteile der Erfindung
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Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Erhöhung der Bahnlänge zu unterdrücken und Platz zu sparen, auch wenn die Anzahl der Aufnahmeziele der Werkstücke, die in einer einzelnen Reihe auf dem Förderer übertragen werden, zunimmt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Draufsicht, die ein Werkstück-Aufnahmesystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine Draufsicht am Beispiel herkömmlicher Systeme als Vergleichsbeispiel für das in 1 gezeigte Werkstück-Aufnahmesystem.
- 3 ist eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel herkömmlicher Systeme als Vergleichsbeispiel für das in 1 gezeigte Werkstück-Aufnahmesystem zeigt.
- 4 ist eine Draufsicht mit einer ersten Modifikation des in 1 dargestellten Werkstück-Aufnahmesystems.
- 5 ist eine Draufsicht mit einer zweiten Modifikation des Werkstück-Aufnahmesystems gemäß 1.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Ein Werkstück-Aufnahmesystem 1 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Werkstück-Aufnahmesystem 1 nach der vorliegenden Ausführungsform: ein Förderband 2, das die Werkstücke W in eine Richtung übergibt; einen Verteilroboter 3, der die vom Förderband 2 in einer einzelnen Reihe überführten mehreren Werkstücke W in zwei Reihen von Werkstücken W aufteilt; ein Paar von Aufnahmerobotern 4 und 5, die auf der nachgelagerten Seite des Verteilroboters 3 angeordnet sind; und ein Steuereinheit 6, welche die Roboter 3, 4 und 5 steuert.
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Der Verteilroboter 3 und das Paar von Aufnahmerobotern 4 und 5 sind über dem Förderband 2 montierte, an der Decke hängende sechsachsige Knickarmroboter, wobei jeder Roboter eine nicht dargestellte Hand am Ende eines Arms zum Halten eines Werkstücks W umfasst.
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Der Verteilroboter 3 ist an einem im wesentlichen zentralen Bereich in Breitenrichtung (Richtung orthogonal zur Übertragungsrichtung) des Förderbandes 2 angeordnet. Außerdem sind die beiden Aufnahmeroboter 4 und 5 in Breitenrichtung des Bandes 2 nebeneinander angeordnet.
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Der Verteilroboter 3 und das Paar von Aufnahmerobotern 4 und 5 sind in jeweiligen Einbaupositionen so eingestellt, dass sich der Arbeitsbereich einschließlich des Werkstücks W des Verteilroboters 3, der das Werkstück W mit der Hand hält, und der Arbeitsbereich einschließlich des Werkstücks W der Aufnahmeroboter 4 und 5, die jeweils das Werkstück W mit der Hand halten, nicht gegenseitig überlappen.
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Der Förderer 2 ist mit einem Encoder (Positionserfassungseinheit) 7 zur Erfassung des Hubes des Förderers 2 ausgestattet. Durch das Beladen des Förderers 2 mit jedem Werkstück W zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ist es möglich, die Übertragungspositionen der Werkstücke W nur über den Verfahrweg des Förderers 2 zu erfassen, der vom Encoder 7 erfasst wird.
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Basierend auf den Informationen über die Übertragungspositionen der Werkstücke W, die vom Encoder 7 erfasst werden, führt die Steuereinheit 6 die Bahnführung durch, um den Verteilroboter 3 und das Paar von Aufnahmerobotern 4 und 5 dazu zu bringen, der Bewegung der Werkstücke W zu folgen, die vom Förderer 2 übertragen werden.
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Dadurch wird es dem Verteilroboter 3 und den Aufnahmerobotern 4 und 5 ermöglicht, das Werkstück W der Bewegung des vom Förderband 2 überführten Werkstücks W folgend mit Hilfe der Hand zu halten, zu sortieren und aufzunehmen.
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Wie in 1 dargestellt ist, sind die beiden Aufnahmeroboter 4 und 5 so konfiguriert, dass sie die Werkstücke W, die vom Förderband 2 aufgenommen wurden, zu den weiter stromabwärts vom nachgelagerten Ende des Förderbandes 2 angeordneten Aufnahmezielen A und B übertragen.
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Bei einer solchen Anordnung ist der Förderer 2 so konfiguriert, dass er die Werkstücke W in einer Reihe übergibt, wobei der Verteilroboter 3 so konfiguriert ist, dass er eine einzelne Reihe W in zwei Reihen W nach einer vorgegebenen Regel sortiert. Die vorgegebene Regel kann beliebig definiert werden, und es können vorgegebene Bedingungen wie Art, Gewicht, Größe oder ähnliches der Werkstücke W verwendet werden.
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Im Folgenden wird der Betrieb des Werkstück-Aufnahmesystems 1 mit einer solchen Konfiguration entsprechend der vorliegenden Ausführungsform anhand der Zeichnungen beschrieben.
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Um die vom Förderer 2 übertragenen Werkstücke W anhand des Werkstück-Aufnahmesystems 1 nach der vorliegenden Ausführungsform in zwei Gruppen zu klassifizieren, übergibt der Förderer 2 in einer einzelnen Reihe mehrere Werkstücke W, die innerhalb des Arbeitsbereichs des einen Aufnahmeroboters 4 und außerhalb des Arbeitsbereiches des anderen Aufnahmeroboters 5 angeordnet sind, in einer geraden Linie entlang der Übertragungsrichtung des Förderers 2.
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Zunächst durchlaufen die Werkstücke W den Arbeitsbereich des auf der vorgelagerten Seite angeordneten Verteilroboters 3. Basierend auf den Informationen über die vom Encoder 7 des Förderbandes 2 gesendeten Übertragungspositionen und den durch die vorgegebenen Regeln definierten Informationen führt die Steuereinheit 6 eine Bahnführung durch, damit der Verteilroboter 3 der Bewegung des Förderbandes 2 folgt, um nur die Werkstücke W zu halten, die den oben genannten vorgegebenen Regeln entsprechen. Die Werkstücke W, die nicht den vorgenannten vorgegebenen Regeln entsprechen, werden über das Förderband 2 weitertransportiert.
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Anschließend veranlasst die Steuereinheit 6 den Verteilroboter 3, die vom Verteilroboter 3 gehaltenen Werkstücke W zu handhaben, um den Übertragungspfad der Werkstücke W durch das Förderband 2 so zu verändern, dass die Werkstücke W vom Arbeitsbereich eines der Aufnahmeroboter 4 in den Arbeitsbereich des anderen Aufnahmeroboters 5 durchlaufen. Dadurch werden die in einer Reihe übertragenen Werkstücke W in zwei Reihen angeordnet.
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Der Verteilroboter 3 wechselt z. B. zu diesem Zeitpunkt die Positionen jedes Werkstückes W auf dem Förderer 2 nur in Breitenrichtung, und die Positionen der Werkstücke W in Übertragungsrichtung werden durch Bahnführung entsprechend der ursprünglichen Übertragungsrichtungspositionen verfahren.
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Damit ist es möglich, dass das Paar von Aufnahmerobotern 4 und 5 die in jedem Arbeitsbereich übergebenen Werkstücke W durch Bahnführung der Steuereinheit 6 auf Basis der Informationen über die Übertragungspositionen, wie sie vom Förderband 2 übergeben werden, halten und an die Aufnahmeziele weiterleiten kann.
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Wie oben beschrieben worden ist, ist es nach dem Werkstück-Aufnahmesystem 1 der vorliegenden Ausführungsform nicht erforderlich, zwei solcher Aufnahmeroboter 4 und 5 entlang der Übertragungsrichtung des Förderers 2 anzuordnen, wobei der entlang der Übertragungsrichtung des Förderers 2 definierte Bahnführungsbereich von den beiden Aufnahmerobotern 4 und 5 geteilt wird, was den Vorteil mit sich bringt, dass die Bahnlänge reduziert werden kann. Das heißt, wie in 2 oder 3 dargestellt ist, nach den herkömmlichen Verfahren, bei denen die Aufnahmeroboter 11 und 12 nebeneinander entlang der Werkstück-W-Übertragungsrichtung des Förderbandes 2 angeordnet sind, um den Taktzeitverlust durch Kopplung zu vermeiden, war es notwendig, die Aufnahmeroboter 11 und 12 in der Werkstück-W-Übertragungsrichtung des Förderbandes 2 so zu installieren, dass sich die Bahnführungsbereiche der beiden Aufnahmeroboter 11 und 12 nicht überlappen, was zu einem Anwachsen in der Bahnlänge führte.
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Im Gegensatz dazu überschneiden sich die Arbeitsbereiche der beiden Aufnahmeroboter 4 und 5 nach dem Werkstück-Aufnahmesystem 1 der vorliegenden Ausführungsform durch Teilung des Werkstückübertragungspfades nicht, so dass die Taktzeitverluste durch Kopplung vermieden werden und die Aufnahmeroboter 4 und 5 in Werkstück-W-Übertragungsrichtung des Förderbandes 2 annähernd an der gleichen Position installiert werden können, so dass die Bahnlänge reduziert werden kann. Da die Aufnahmeziele der Werkstücke W durch die Aufnahmeroboter 4 und 5 weiter unten am nachgelagerten Ende des Förderbandes 2 angeordnet sind, bietet dies zudem noch einen weiteren Vorteil durch Reduzieren der Bahnbreite.
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Da die Roboter 3, 4 und 5 jeweils oberhalb des Förderbandes 2 von der Decke hängend installiert sind, ist es außerdem möglich, den Raum oberhalb des Förderbandes 2 mit einer Breite, die zwei Reihen von Werkstücken W überführen kann, effektiv auszunutzen und so eine weitere Erhöhung der Bahnbreite zu unterdrücken.
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Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Werkstücke W auf das Förderband 2 in einer einzelnen Reihe übertragen werden, um den Arbeitsbereich des einen Aufnahmeroboter 4 und nicht den Arbeitsbereich des anderen Aufnahmeroboters 5 zu durchfahren. Dabei muss der Verteilroboter 3 nur für die von dem anderen Aufnahmeroboter 5 aufgenommenen Werkstücke W einen Handhabungsvorgang durchführen. Dadurch ist es möglich, die Werkstücke W mit einer höheren Geschwindigkeit zu übertragen.
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Alternativ dazu können die Werkstücke W, wie in 4 dargestellt ist, in einer einzelnen Reihe übertragen werden, so dass sie den ungefähren Mittelpunkt in Breitenrichtung des Förderbandes 2 durchlaufen, wobei der Verteilroboter 3 so konfiguriert werden kann, dass er die Werkstücke W so handhabt und verteilt, dass die Werkstücke W durch die jeweiligen Arbeitsbereiche der beiden Aufnahmeroboter 4 und 5 laufen.
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Weiterhin kann, wie in 5 dargestellt ist, eine Kamera 8 zur Aufnahme der Werkstücke W, die vom Förderband 2 übergeben werden, oberhalb des Förderbandes 2 auf der vorgelagerten Seite des Verteilroboters 3 angeordnet werden. Die Steuereinheit 6 kann auch die Roboter 3, 4 und 5 steuern, indem sie eine visuelle Verfolgung anhand eines von der Kamera 8 aufgenommenen Bildes und der Information über die Übertragungspositionen jedes einzelnen Werkstücks W durch den Encoder 7 des Förderbandes 2 ausführt.
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Wie in 5 dargestellt ist, ermöglicht dies den Robotern 3, 4 und 5, die Handhabung der Werkstücke W auch dann aufrechtzuhalten und durchzuführen, wenn die Werkstücke W im nicht ausgerichteten Zustand in verschiedenen Ausrichtungen übertragen werden. Insbesondere mit Bezug auf den vom Verteilroboter 3 gehandhabten Werkstück W ist es möglich, die Werkstücke W in Ausrichtungen zu bringen, die von den in der letzteren Stufe angeordneten Aufnahmerobotern 4 und 5 leicht aufgenommen werden können. Vorteilhaft ist dabei, dass die Aufnahmeroboter 4 und 5 dadurch die Werkstücke W mit hoher Effizienz und ohne unnötige Arbeitsgänge aufnehmen können.
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Weiterhin ist die Beschreibung in der vorliegenden Ausführungsform hinsichtlich eines Beispiels einschließlich eines Paares von Aufnahmerobotern 4 und 5 gemacht worden. Alternativ kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Werkstück-Aufnahmesysteme mit drei oder mehr Aufnahmerobotern angewendet werden. Darüber hinaus wurde die Beschreibung in der vorliegenden Ausführungsform vorgenommen, bei der der Verteilroboter 3 und das Paar von Aufnahmerobotern 4 und 5 als Deckenaufhängung für sechsachsige Knickarmroboter dienen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf ein solches Beispiel beschränkt. Beispielsweise können die Roboter 3, 4 und 5 an einer überhängenden Roboterbefestigung montiert werden, entweder am Boden oder in einem Gestell. Außerdem kann jeder der Roboter 3, 4 und 5 ein mehrachsiger Knickarmroboter sein, der von dem sechsachsigen Knickarmroboter abweicht, wie z. B. ein fünf- oder siebenachsiger Knickarmroboter.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkstückaufnahmesystem
- 2
- Förderer (bzw. Förderband)
- 3
- Verteilroboter
- 4,5
- Aufnahmeroboter
- 7
- Encoder (Positionserfassungseinheit)
- 8
- Kamera
- W
- Werkstück
