DE102020108037B4

DE102020108037B4 - Positionierungseinrichtung und Verfahren zur Positionierung von Werkstücken

Info

Publication number: DE102020108037B4
Application number: DE102020108037.9A
Authority: DE
Inventors: Tim Büllesbach; Dietmar Kay; Andreas Senge
Original assignee: Strothmann Machines and Handling GmbH
Current assignee: Strothmann Machines and Handling GmbH
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2040-03-25
Also published as: DE102020108037A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Positionierungseinrichtung mit einem Tooling (10) zur Aufnahme von Werkstücken, umfassend einen Träger (12) und mehrere an dem Träger (12) angebrachte Greifer (18, 20; 22, 24), umfassend zumindest einen ersten Greifer (18, 20) zur Aufnahme eines ersten Werkstücks (26) und zumindest einen zweiten Greifer (22, 26) zur Aufnahme eines zweiten Werkstücks (28). Der erste Greifer (18, 20) ist unabhängig von dem zweiten Greifer (22, 26) aktivierbar. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Aufnahme von Werkstücken

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionierungseinrichtung zur Aufnahme von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und weiterhin ein Verfahren zum Umsetzen von Werkstücken mittels eines Toolings.
Derartige Toolings werden dazu verwendet, Werkstücke, insbesondere plattenförmige Werkstücke wie etwa Bleche oder Pressteile, innerhalb eines Fertigungsprozesses aufzunehmen und umzusetzen. Die Werkstücke werden beispielsweise auf einem Stetigförderer antransportiert und müssen von diesem in eine Bearbeitungsstation wie etwa eine Presse umgesetzt werden. Hierfür geeignete Toolings umfassen einen Träger, der relativ zu den aufzunehmenden Werkstücken positioniert werden kann und an welchem mehrere Greifer zur Handhabung mehrerer Werkstücke angebracht sein können. So können beispielsweise zur Aufnahme von zwei Werkstücken zwei Greifer vorhanden sein, wobei ein erstes Werkstück von zumindest einem ersten Greifer aufgenommen wird und ein zweites Werkstück von zumindest einem zweiten Greifer. Typischerweise wird jedes Werkstück hierbei von einer Gruppe von Greifern aufgenommen, d.h. das erste Werkstück von mehreren ersten Greifern und das zweite Werkstück von mehreren zweiten Greifern. Im Folgenden sollen die Begriffe „erster Greifer“ und „zweiter Greifer“ daher jeweils stellvertretend für einen aus einer Gruppe von Greifern stehen, die jeweils ein Werkstück aufnehmen können. Die Toolings selbst sind üblicherweise an einem Manipulator oder Roboter befestigt und in ihrer Gesamtheit durch diesen beweglich.
Während es einerseits erwünscht ist, möglichst mehrere Werkstücke gleichzeitig zu handhaben und idealerweise in einem einzigen Handhabungsschritt umzusetzen, ist dies in der Praxis häufig schwierig, da die Werkstücke in einer undefinierten Lage zueinander angefördert werden. Ein gleichzeitiges Aufnehmen ist daher in der Regel nicht möglich, jedenfalls nicht in Verbindung mit einem unmittelbaren Umsetzvorgang in eine Soll-Position, in der beide Werkstücke eine definierte Soll-Lage zueinander einnehmen.
Das Dokument WO2009/112051 A1 offenbart die Möglichkeit, die Lagekorrektur auf der Stetigfördereinrichtung vorzunehmen, wobei das plattenförmige Werkstück durch einen Manipulator von der Stetigfördereinrichtung angehoben und in einem definierten Ablagebereich wieder auf derselben abgelegt wird. Damit muss allein für die Lagekorrektur ein eigener Manipulator vorgesehen werden, während das eigentliche Umsetzen, z.B. in eine Bearbeitungsstation, durch einen weiteren Manipulator durchgeführt wird. Eine Lagekorrektur mehrerer Werkstücke ist möglich, jedoch nur durch Einsatz einer entsprechenden Zahl weiterer Manipulatoren. Dies führt zu einem unzumutbaren Aufwand und auch zur Verlängerung der Taktzeiten. Die benötigten Manipulatoren nehmen zudem viel Raum ein.
Eine andere Möglichkeit zeigt das Dokument DE 10 2017 121 557 A1 . Hier wird die Positionierung der Werkstücke zueinander erreicht, indem nur eines der Teile durch ein Tooling zur Lagekorrektur aufgenommen und relativ zu dem anderen positioniert wieder abgelegt wird. Das zweite Werkstück wird hierbei nicht in der Position verändert. Für einen nachfolgenden Umsetzvorgang, beispielsweise von einer Stetig-Fördereinrichtung in eine Presse, ist auch hier ein weiteres Tooling mit verbundenem Roboter erforderlich, welches die nun lagepositionierten Werkstücke gleichzeitig aufnehmen kann. Auch hier ist der Aufwand zur Lagepositionierung hoch. Zudem ist die Lagepositionierung ein sehr zeitintensiver Schritt, was insbesondere bei Anlagen, die auf einen hohen Durchsatz bzw. eine geringe Taktzeit ausgelegt sind, von Nachteil ist.
Weiterer Stand der Technik wird durch die Dokumente DE 10 2013 103 123 A1 und DE 10 2017 111 800 A1 gebildet. Das Dokument DE 10 2013 103 123 A1 offenbart dabei eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entnahme von Werkstücken aus einer Bearbeitungsvorrichtung. Die Werkstücke werden dabei nur einzeln zur Aufnahme bereitgestellt und das zur Aufnahme genutzte Tooling muss zwischen der Aufnahme der einzelnen Werkstücke in eine Warteposition verfahren werden, was für eine geringe Taktzeit nachteilig ist. Das Dokument DE 10 2017 111 800 A1 offenbart eine Positioniereinrichtung für plattenförmige Werkstücke, wobei diese nach der Aufnahme durch Greifer zueinander positioniert werden. Dies erfordert einen entsprechend komplexen und damit kosten- wie wartungsintensiven Aufbau des verwendeten Toolings.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Positionierungseinrichtung mit einem Tooling sowie ein Verfahren zu schaffen, das in der Lage ist, mehrere Werkstücke, die in einer undefinierten Lage zueinander angefördert werden, aufzunehmen und positioniert zueinander wieder abzulegen, ohne dass für eine gegebenenfalls vorzunehmende Korrektur der relativen Positionen der Werkstücke der konstruktive Aufwand, der Platzbedarf oder die Taktzeit erheblich erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Positioniereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung ist der erste Greifer zur Aufnahme eines ersten Werkstücks unabhängig von dem zweiten Greifer zur Aufnahme des zweiten Werkstücks aktivierbar. Die jeweiligen Greifer zur Aufnahme der verschiedenen Werkstücke können somit unabhängig voneinander aktiviert werden.
Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung bietet den bedeutenden Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, dass die Aufnahme einzelner Werkstücke nacheinander am Tooling selbst möglich ist. Hierzu lässt sich z.B. zunächst ein erstes Werkstück durch den ersten Greifer (oder eine Gruppe erster Greifer) aufnehmen, der zu diesem Zweck aktiviert wird, und nachfolgend ein zweites Werkstück durch einen zweiten Greifer (oder eine Gruppe zweiter Greifer). Es wird somit jeweils nur ein zur Aufnahme des Werkstücks notwendiger Greifer aktiviert, während ein anderer, in diesem Arbeitsschritt nicht benötigter Greifer passiv bleibt.
Zwischen diesen beiden Aufnahmebewegungen kann der Träger mit den ersten und zweiten Greifern, von denen der erste Greifer bereits das erste Werkstück trägt, über dem zweiten Werkstück positioniert werden. Mit anderen Worten, die Werkstücke werden nacheinander vom gleichen Tooling „eingesammelt“, wobei vor jedem der Aufnahmeschritte das Tooling über dem jeweils aufzunehmenden Werkstück ausgerichtet wird. Im Ergebnis trägt das Tooling beide Werkstücke an ihren jeweiligen Greifern in einer definierten Position zueinander, die bereits ihrer relativen Soll-Position zueinander entspricht, und kann diese in eine Ablageposition überführen. Die Reihenfolge der Aufnahmeschritte kann beliebig gewählt werden, d.h. es kann auch zunächst das zweite Werkstück durch den oder die zweiten Greifer aufgenommen werden und erst dann das erste Werkstück durch den oder die ersten Greifer. Einer oder mehrere zusätzliche Manipulatoren zur Lagekorrektur vor der Aufnahme der Werkstücke erübrigen sich somit. Die Lagekorrektur wird vielmehr bereits durch das sukzessive Aufnehmen der Werkstücke erledigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Greifer als relativ zum Träger höhenverstellbarer Greifer ausgebildet. Die Aktivierung kann somit eine Veränderung der Höhenposition eines ersten Greifers umfassen, also etwa ein Anheben des Greifers zusammen mit dem erfassten Werkstück und gegebenenfalls ein Absenken auf das aufzunehmende Werkstück. Dies bietet Vorteile in der Steuerung und der Kinematik. Wird nämlich zur Aufnahme eines Werkstücks lediglich ein höhenverstellbarer Greifer (bzw. eine Gruppe solcher Greifer) relativ zum Träger bewegt und das betreffende Werkstück senkrecht angehoben, sind die bewegten Massen bei dieser Bewegung relativ klein, denn der Träger oder das Tooling selbst (sowie auch der Manipulator, an dem das Tooling aufgehängt wird) muss während dieser Aufnahme keine vertikale Bewegung ausführen. Dies führt zu einer Verringerung der Taktzeiten sowie der des Durchsatzes der Anlage ohne Erhöhung des Platzbedarfs.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Greifer des Toolings in einem festem Höhenabstand am Träger angebracht. Während die vorliegende Erfindung grundsätzlich nicht ausschließt, auch den anderen (zweiten) Greifer höhenverstellbar relativ zum Träger auszuführen, so ist die vorliegende Ausführungsform insofern vorteilhaft, als dass lediglich der höhenverstellbare erste Greifer über Betätigungs- und Steuerungsmittel zur individuellen Höhenverstellung verfügt und der zweite Greifer in herkömmlicher Weise am Tooling aufgehängt sein kann. Hierdurch wird die Konstruktion des Toolings und dessen Steuerung vereinfacht und damit werden auch die Herstellungs- und Wartungskosten gesenkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Tooling Höhenverstellmittel, welche ausgeführt sind, um den Träger in der Höhe zu verfahren. Beispielsweise können die Höhenverstellmittel als Pneumatikelemente oder Motorelemente ausgeführt sein, die konstruktiv in das Tooling integriert sind. In diesem Fall müssen die Höhenverstellmittel nicht, wie sonst üblich, durch den das Tooling tragenden Manipulator bereitgestellt werden.
Weiter vorzugsweise ist der Träger so ausgeführt, dass er mittels Winkelbewegung und/oder lateraler Bewegung in einer horizontalen Ebene verfahren werden kann. Dies ermöglicht eine Positionierung des Trägers in einer definierten Ausrichtung zu einem aufzunehmenden Werkstück. Insbesondere kann eine solche Positionierung zwischen den Bewegungen zur Aufnahme der einzelnen Werkstücke und den Aktivierungen verschiedener Greifer durchgeführt werden. Erfindungsgemäß müssen die einzelnen Greifer am Träger des Toolings keine relativen Winkelbewegungen und/oder lateralen Bewegungen zueinander oder in Bezug auf den Träger ausführen, was die Konstruktion weiter vereinfacht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Greifer Vakuumsauger und/oder Magnetgreifer umfassen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Vakuumsauger zumindest teilweise als Balgsauger ausgeführt. Eine Verwendung solcher Balgsauger ermöglicht eine Ausführungsform, bei der die Balgsauger beim Ansaugen, d. h. beim Aufnehmen des Werkstücks durch das entstehende Vakuum ihre Länge verkürzen. Dadurch ergibt sich eine Höhenveränderung des freien Aufnahmeendes des Balgsaugers in Bezug auf das Ende, welches am Träger befestigt ist. Bei Aufnahme eines Werkstücks wird dieses gleichzeitig durch die Höhenveränderung der Greifer bzw. Längenverminderung der Balgsauger angehoben. Insbesondere ist eine Ausführungsform möglich, in welcher der höhenverstellbare erste Greifer über Balgsauger verfügt und der zweite Greifer über andere Mittel zur Aufnahme der Werkstücke, beispielsweise Vakuumsauger nicht variabler Höhe bzw. Länge.
Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung umfasst einen Manipulator und ein mit diesem verbundenes Tooling. Der Manipulator kann z.B. ein Mehrachsroboter sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Positioniereinrichtung ein Positionserkennungssystem und ein Steuersystem, wobei die Steuereinheit den Manipulator und das Tooling steuert. Das Positionserkennungssystem erkennt die Position und Ausrichtung der aufzunehmenden Werkstücke. Diese Information wird dann an eine Steuereinheit übergeben, welche diese Informationen verarbeitet und den Manipulator und/oder das Tooling steuert. Das Positionserkennungssystem kann dabei als Bilderkennungssystem ausgeführt sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Positionierung von Werkstücken mittels eines Toolings, welches einen Träger und zumindest einen ersten Greifer zur Aufnahme eines ersten Werkstücks sowie zumindest einen zweiten Greifer zur Aufnahme eines zweiten Werkstücks umfasst, welche an dem Träger angebracht sind, wobei das Verfahren einen Schritt der Aufnahme des ersten Werkstücks mittels des ersten Greifers und einen weiteren Schritt der Aufnahme eines zweiten Werkstücks mittels des zweiten Greifers umfasst, welche Schritte nacheinander in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden, wobei in dem Schritt der Aufnahme des ersten Werkstücks der erste Greifer unabhängig von dem zweiten Greifer aktiviert wird.
Dieses Verfahren bietet die Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, die bereits oben hinsichtlich eines entsprechend aufgebauten Toolings erörtert wurden. So ist eine Aufnahme von zwei Werkstücken nacheinander mit dem gleichen Tooling durch sukzessive Aktivierung verschiedener Greifer möglich. Sind alle gewünschten Werkstücke aufgenommen, trägt das Tooling an seinen verschiedenen Greiferpositionen die Werkstücke in ihren relativen Soll-Positionen zueinander und kann diese unmittelbar in eine Ablageposition überführen.
Erfindungsgemäß wird in dem Schritt der Aufnahme des ersten Werkstücks der erste Greifer relativ zum Träger des Toolings angehoben, während in dem Schritt der Aufnahme eines zweiten Werkstücks der gesamte Träger angehoben wird. Hierdurch kann ein einzelnes Werkstück während der Aktivierung eines Greifers aufgenommen werden, ohne den Träger oder das gesamte Tooling anheben zu müssen. Eine Anhebung nur eines Greifers relativ zum Träger ermöglicht eine schnellere Bewegung als die Anhebung des Trägers oder des kompletten Toolings und erlaubt damit eine hohe Taktung des Verfahrens.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird in zumindest einem der beiden Schritte vor dem Anheben des jeweiligen ersten und zweiten Werkstücks ein vertikales Absenken des Trägers durchgeführt. Dies ermöglicht es, den jeweiligen Greifer in Kontakt mit dem Werkstück zu bringen, so dass dieser in Kontakt mit dem Werkstück kommt und dieses greifen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann zwischen den beiden Schritten der Träger mittels Winkelbewegungen und/oder lateraler Bewegungen in einer horizontalen Ebene bewegt werden. Diese Bewegungen ermöglichen ein Positionieren des Trägers in Bezug auf das im nachfolgenden Schritt anzuhebende Werkstück.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform befindet sich vor Durchführung eines Schrittes der beiden Schritte der Greifer, der in diesem Schritt das jeweilige Werkstück aufnimmt, in einer tieferen Aufnahmeposition als der andere Greifer zur Aufnahme des anderen Werkstücks.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte:

- Antransport der Werkstücke auf einer Stetigfördereinrichtung in einen Aufnahmebereich;
- Erkennung einer Ist-Position der Werkstücke durch ein Positionserkennungssystem;
- Ausrichtung des Toolings in Bezug auf die Ist-Position von einem der beiden ersten und zweiten Werkstücke;
- Durchführung eines Schritts der Aufnahme dieses Werkstücks;
- Ausrichtung des Toolings in Bezug auf die Ist-Position des anderen Werkstücks;
- Durchführung des verbleibenden Schritts der Aufnahme dieses anderen Werkstücks;
- Ausrichtung des Toolings auf eine Ablageposition;
- Ablage der Werkstücke in der Ablageposition.

Hierbei können die Schritte der Erkennung einer Ist-Position durch ein Positionserkennungssystem auch während des Antransports der Werkstücke stattfinden. Hierbei kann zunächst nach Ausrichtung des Toolings in Bezug auf die Ist-Position eines ersten Werkstücks der Schritt durchgeführt werden, in dem der erste Greifer zur Aufnahme des ersten Werkstücks aktiviert wird, dann wird das Tooling in Bezug auf die Ist-Position des zweiten Werkstücks ausgerichtet, und anschließend wird ein weiterer Schritt zur Aufnahme des zweiten Werkstücks durchgeführt, in welchem der zweite Greifer aktiviert wird. Diese Aktivierung kann ein Absenken des zweiten Greifers gemeinsam mit dem Träger und ein gemeinsames Anheben dieses Greifers und des Trägers zusammen mit dem aufgenommenen Werkstück umfassen, oder auch ein Absenken des zweiten Greifers relativ zum Träger und ein Anheben dieses Greifers zusammen mit dem aufgenommenen Werkstück. Ferner kann die Reihenfolge der Schritte, d.h. der Aufnahme der ersten und zweiten Werkstücke auch umgekehrt werden. Weiterhin kann sich der Aufnahmebereich auf oder neben der Stetig-Fördereinrichtung befinden und die Ablageposition kann auch im Wesentlichen dem Aufnahmebereich entsprechen.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

1 bis 7 sind schematische Darstellungen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Toolings zur Aufnahme von Werkstücken;
8 bis 11c zeigen das erfindungsgemäße Verfahren zur Positionierung von Werkstücken mittels eines Toolings in einer Positioniereinrichtung.

1 zeigt ein Tooling 10, das zur Aufnahme mehrerer Werkstücke vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich hierbei um plattenförmige Werkstücke 26 und 28, wie etwa Bleche oder dergleichen, die auf einer Stetigfördereinrichtung 30 wie etwa einem Bandförderer transportiert werden. Typischerweise ist das Tooling 10 an einem Manipulator aufgehängt, wie etwa dem Arm eines hier nicht näher dargestellten Mehrachsroboters, und ist entsprechend frei im Raum positionierbar, d.h. es kann Dreh- und Translationsbewegungen ausführen.
Das Tooling 10 selbst umfasst einen Träger 12, der hier aus einem ersten Abschnitt 14 und einem zweiten Abschnitt 16 besteht, die sich jeweils horizontal vom Mittelpunkt des Trägers 12 aus in entgegengesetzter Richtung erstrecken. Dabei ist der Träger 12 nicht auf diese Form oder Struktur beschränkt, sondern kann an die jeweilige Einsatzsituation angepasst werden. Am Trägerabschnitt 14 sind nebeneinander zwei Greifer 18 und 20 angebracht, die sich vom Trägerabschnitt 14 vertikal nach unten erstrecken. In gleicher Weise sind am Trägerabschnitt 16 zwei weitere Greifer 22 und 24 angebracht. Die Greifer 18 und 20 sind zur Aufnahme des in 1 bis 7 rechts angeordneten Werkstücks vorgesehen, welches im Folgenden als erstes Werkstück 26 bezeichnet werden soll. Entsprechend sollen die Greifer 18 und 20 nachfolgend als erste Greifer 18 und 20 bezeichnet werden. In Abgrenzung hierzu sind die in den 1 bis 7 links angeordneten Greifer zweite Greifer 22 und 24 zur Aufnahme des zweiten Werkstücks 28.
Erfindungsgemäß sind die ersten Greifer 18, 20 unabhängig von den zweiten Greifern 22, 24 zur Aufnahme des ersten Werkstücks 26 aktivierbar. Insbesondere sind die ersten Greifer 18, 20 höhenverstellbar zum Trägerabschnitt 14 bzw. zum Träger 12 ausgeführt, d.h. sie können zur Träger 12 hin vertikal angehoben werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten Greifer 18, 20 als Vakuumsauger, genauer als Balgsauger ausgeführt. Beispielweise können sie auch als andere übliche Greifer, wie zum Beispiel Magnetgreifer ausgeführt sein. Hingegen sind die zweiten Greifer 22, 24 hier im festen Höhenabstand zum Trägerabschnitt 16 bzw. zum Träger 12 ausgeführt und tragen an ihren Aufnahmeenden ebenfalls Vakuumsauger, die jedoch ortsfest sind und sich bei ihrer Aktivierung nicht anheben. Dies hat zur Folge, dass zwar das erste Werkstück 26 durch die ersten Greifer 18, 20 relativ zur Träger 12 angehoben werden kann, das zweite Werkstück 28 jedoch nur durch die zweiten Greifer 22, 24 gemeinsam mit dem Träger 12.
In nicht aktiviertem Zustand in 1 erstrecken sich die ersten Greifer 18, 20 länger vom Träger 12 aus vertikal nach unten als die zweiten Greifer 22, 24. Das heißt, ihre Aufnahmeenden, also der Teil des Greifers, welcher mit dem Werkstück in Kontakt kommt, befindet sich in einer niedrigeren horizontalen Ebene als die Aufnahmeenden der zweiten Greifer 22, 24.
Das Tooling 10 ist in 1 oberhalb der zwei plattenförmigen Werkstücke 26 und 28 positioniert, wobei die ersten Greifer 18, 20 in geringem Abstand über dem Werkstück 26 platziert sind und die Greifer 22 und 24 über dem Werkstücke 28. Dabei befinden sich die Werkstücke 26 und 28 auf einer Stetigfördereinrichtung 30. Weiterhin verfügt das Tooling 10 über eine Kupplung 32, durch welche das Tooling mit dem hier nicht dargestellten Manipulator verbunden ist.
Das Tooling 10 ist derart ausgeführt, dass es horizontal und vertikal verfahren werden kann (siehe 2). Hierdurch sind dreidimensionale Bewegungen des Toolings im Raum möglich. Wie in 2 dargestellt, soll die vertikale Richtung nach oben mit Z bezeichnet werden und die dazu senkrechten Richtungen, die eine horizontale Ebene parallel zur Oberfläche der Stetigfördereinrichtung 30 aufspannen, mit X und Y. Mittels Winkelbewegungen A1 um die Achse, die sich in der Richtung Z erstreckt, kann die Position des Toolings 10 und damit des Trägers 12 weiter angepasst werden. Dabei können die Mittel zur Ausführung dieser dreidimensionalen Bewegungen Teil des Toolings 12 sein oder diese Bewegungen können durch den Manipulator ermöglicht werden, an dem das Tooling 10 aufgehängt ist.
2 zeigt eine Position des Toolings 10, in der die ersten Greifer 18, 20 mittig oberhalb des ersten Werkstücks 26 positioniert sind. Diese Positionierung des Toolings 10 kann durch eine hier nicht dargestellte mögliche Bewegung entlang der X-Achse sowie durch eine Winkelveränderung A1 um die Achse Z durchgeführt werden. Die ersten Greifer 18, 20 sind hierbei geringfügig oberhalb der zweiten Greifer 22, 24 positioniert.
Die folgenden 3 und 4 zeigen einen Schritt der Aufnahme des ersten Werkstücks 26. Zunächst wird gemäß 3 aus der Position in 2 das gesamte Tooling 10 in eine Aufnahmeposition zum ersten Werkstück 26 entlang der Achse Z nach unten abgesenkt (Pfeil Z₁₀), bis die ersten Greifer 18, 20 auf der Oberseite des ersten Werkstücks 26 aufsetzen. Die zweiten Greifer 22, 24 geraten hierbei nicht in Kontakt mit der Oberfläche des zweiten Werkstücks 28.
Gemäß 4 werden die ersten Greifer 18, 20 zur Aufnahme des ersten Werkstücks 26 aktiviert, indem die Balgsauger der ersten Greifer 18, 20 das erste Werkstück 26 ansaugen und sich verkürzen. Diese Bewegung ist durch einen Pfeil (Z_18/20) gekennzeichnet. Hierdurch wird das erste Werkstück 26 von der Stetigfördereinrichtung 30 über die Höhe des zweiten Werkstücks 28 hinweg angehoben. Durch die Aktivierung der ersten Greifer 18, 20 kommt es somit zu einer Höhenverstellung der ersten Greifer 18, 20 relativ zum Träger 12. In der vorliegenden Ausführungsform geschieht dies durch eine automatische Längenänderung der als Balgsauger ausgeführten ersten Greifer 18, 20 bei Aktivierung. Durch den entstehenden Unterdruck nach Kontakt mit dem ersten Werkstück 26 verkürzt sich jeweils der Balg der ersten Greifer 18 und 20, wodurch diese relativ zum Träger 12 höhenverstellt werden. Beispielsweise könnte diese Höhenänderung auch durch andere Höhenverstellmittel durchgeführt werden, welche ausgeführt sind, um die ersten Greifer 18, 20 relativ zum Träger 12 in der Höhe zu verfahren.
Dadurch, dass zum Anheben des ersten Werkstücks 26 nur die ersten Greifer 18, 20 verfahren werden, ist eine schnelle Bewegung gewährleistet. Dies liegt an der relativ geringen bewegten Masse im Vergleich zu einer Bewegung des gesamten Toolings 10 und eines eventuell damit verbundenen Manipulators. Diese schnelle Bewegung erlaubt eine relativ kurze Taktzeit.
Wie in 4 dargestellt, befindet sich das erste Werkstück 26 nach Anheben (Z_18/20) durch die ersten Greifer 18, 20 relativ zum Träger 12 in einer Ebene oberhalb der Aufnahmeenden der zweiten Greifer 22, 24. Dies ermöglicht eine horizontale Positionsveränderung des Toolings 10 ohne das Risiko, dass das erste Werkstück 26 mit dem zweiten Werkstück 28 kollidiert.
5 zeigt eine Position des Toolings 10, die gegenüber derjenigen aus 4 lateral in der horizontalen X-Y-Ebene verschoben und um die vertikale Achse Z um den Winkel A1 verdreht ist. Es findet gegenüber 4 keine Höhenverstellung des Toolings 10 insgesamt oder eine Höhenverstellung der ersten Greifer 18, 20 gegenüber dem Träger 12 statt.
Die folgenden 6 und 7 zeigen einen Schritt der Aufnahme des zweiten Werkstücks 28. Aus der Position in 5 wird das gesamte Tooling 10 entgegen der Richtung Z nach unten abgesenkt (Pfeil Z₁₀), sodass die Vakuumsauger an den Aufnahmeenden der zweiten Greifer 22, 24 in Kontakt mit dem zweiten Werkstück 28 stehen und somit eine Aufnahmeposition zum zweiten Werkstück 28 gemäß 6 erreicht ist. In dieser Aufnahmeposition des zweiten Werkstücks 28 befindet sich das erste Werkstück 26 in einer leicht angehobenen Stellung über der Stetigfördereinrichtung 30. Sind schließlich beide Werkstücke 26 und 28 durch die jeweiligen ersten und zweiten Greifer 18, 20 bzw. 22, 24 aufgenommen, befinden sie sich zumindest in der Draufsicht, d.h. bezüglich der Projektion auf die horizontale Ebene (d.h. auf die X-Y-Ebene) bereits in einer gewünschten Soll-Position relativ zueinander, die sich von ihrer Ausgangsposition in 1 unterscheidet. Dies wird dadurch bewirkt, dass das gesamte Tooling 10 zwischen dem Schritt der Aufnahme des ersten Werkstücks 26 und dem nachfolgenden Schritt der Aufnahme des zweiten Werkstücks 28 eine seitliche Translation (d.h. eine Verschiebung in der X-Y-Ebene) oder Winkeldrehung A1 vollziehen kann, wie in 5 dargestellt. Relative Translations- oder Winkelbewegungen der ersten Greifer 18, 20 und der zweiten Greifer 22, 24 zueinander erübrigen sich daher. Im Ergebnis werden beide Werkstücke 26 und 28 derart vom Tooling 10 getragen, dass keine Lagekorrektur der Werkstücke 26 und 28 relativ zueinander mehr erforderlich ist.
Aus der Position in 6 wird das gesamten Tooling 10 gemäß 7 vertikal angehoben, so dass beide Werkstücke 26 und 28 von der Stetigfördereinrichtung 30 angehoben sind. Nachfolgend kann das Tooling 10 in eine entsprechende Ablageposition verfahren werden und die Werkstücke 26, 28 abgelegt werden, und zwar zumindest bezüglich der horizontalen Ebene in einer Soll-Position relativ zueinander, die sie bereits bei der Aufnahmeposition des zweiten Werkstücks 28 in 6 einnehmen.
8 zeigt das Tooling 10 bei Verwendung in einer Positioniereinrichtung 34. Diese umfasst eine Stetigfördereinrichtung 30, welche die ersten und zweiten Werkstücke 26, 28 antransportiert, hierbei werden die Werkstücke 26, 28 jeweils in drei verschiedenen Positionen entlang der Förderrichtung (in 8 von links nach rechts) dargestellt. Weiterhin umfasst die Positioniereinrichtung 24 ein optisches Positionserkennungssystem 38, das über der Stetigfördereinrichtung 30 angeordnet ist und unter welchem die Werkstücke 26, 28 zur Ist-Positionserkennung durchlaufen.
Das Tooling 10 ist über der Stetigfördereinrichtung 30 stromabwärts des Positionserkennungssystems 38 an einem Manipulator 40 befestigt, welcher entlang von Schienen 42 quer zur Förderrichtung verfahren werden kann. Es sind jedoch auch andere Anordnungen des Manipulators 40 denkbar, wie etwa eine Ausgestaltung des Manipulators 40 als Mehrachsroboter, der neben der Stetigfördereinrichtung 30 positioniert ist. Weiterhin umfasst die Positioniereinrichtung eine Ablageposition 44 innerhalb einer Presse für die plattenförmigen Werkstücke 26, 28, die hinter dem Ende der Stetigfördereinrichtung 30 angeordnet ist. Die Stetigfördereinrichtung 30 kann im Übrigen, anders als hier dargestellt, mehrere parallele Fördermittel umfassen, wie etwa parallele Transportbänder, welche die Werkstücke 26, 28 einzeln nebeneinander transportieren.
Nach Erkennung der Ist-Position der Werkstücke 26, 28 durch das Positionserkennungssystem 38 wird die Ist-Position an hier nicht dargestellte Steuermittel übermittelt, welche die Ist-Position verarbeiten und Informationen zur Positionierung an den Manipulator 40 zur Steuerung des Toolings 10 übermitteln. Der Manipulator 40 kann in dieser Ausführungsform mittels Winkelbewegungen um eine senkrechte Achse und/oder horizontaler Bewegungen in einer Ebene parallel zur Ebene der Stetigfördereinrichtung 30 sowie vertikaler Bewegungen entlang der senkrechten Achse das Tooling 10 ausrichten.
Im Folgenden soll der Ablauf der Aufnahme der einzelnen Werkstücke durch das Tooling 10 und deren Ablage in der Ablageposition 44 innerhalb der Presse im Einzelnen beschrieben werden.
In 8 befindet sich das Tooling 10 in einer Ruheposition, in welcher sich der Träger 12 quer zur Förderrichtung über die Stetigfördereinrichtung 30 erstreckt. Die Stetigfördereinrichtung 30 transportiert die ersten und zweiten Werkstücke 26, 28 in Richtung des Endes der Stetigfördereinrichtung. Ihre Position wurde bereits durch das Positionserkennungssystem 38 erkannt. Auf Grundlage der erkannten Positionen der Werkstücke 26, 28 werden der Manipulator 40 und das Tooling 10 im Folgenden angesteuert.
Gemäß 9 führt das Tooling 10 zunächst eine Drehung um seine senkrechte Achse und eine Verschiebung in der horizontalen Ebene aus, bis die ersten Greifer 18, 20 auf das erste Werkstück 26 ausgerichtet sind. Dies entspricht der Drehungs- und Verschiebebewegung des Toolings 10 im Übergang von 1 zu 2, wie weiter oben dargestellt. Anschließend wird der Schritt zur Aufnahme des ersten Werkstücks 26 gemäß den 3 und 4 durchgeführt, das heißt, das gesamte Tooling 10 wird abgesenkt, und die ersten Greifer 18, 20 werden aktiviert, so dass das erste Werkstück 26 von der Stetigfördereinrichtung 30 angehoben wird. Das zweite Werkstück 28 bleibt währenddessen auf der Stetigfördereinrichtung 30.
Im Übergang der Position aus 9 zu derjenigen aus 10 wird das Tooling 10 in der horizontalen Ebene gedreht und führt gegebenenfalls eine leichte seitliche Translationsbewegung durch, so dass die zweiten Greifer 22, 24 auf das zweite Werkstück 28 ausgerichtet werden. Im Ergebnis entspricht dies der Position in 5. Schließlich kann gemäß 10 der Schritt der Aufnahme des zweiten Werkstücks 28 durch die zweiten Greifer 22, 24 durchgeführt werden (gemäß 6 und 7), wobei das Tooling 10 zunächst insgesamt abgesenkt und anschließend wieder gemeinsam mit dem zweiten Werkstück 28 angehoben wird.
Das Tooling 10 trägt dann beide Werkstücke 26 und 28 in relativen Positionen zueinander, die auch ihrer relativen Soll-Position in der Ablageposition 44 in der Presse entspricht. Dies bedeutet, dass der Vorgang der sukzessiven Aufnahme der beiden Werkstücke 26 und 28 auch eine automatische Korrektur ihrer relativen Position zueinander beinhaltet, und zwar ohne Einsatz eines zusätzlichen Manipulators oder dergleichen.
Wie in der Abfolge der 11a, 11b und 11c dargestellt, kann der Manipulator 40 anschließend das Tooling 10 mit den beiden Werkstücken 26, 28 durch eine reine Translationsbewegung in Förderrichtung in die Ablageposition 44 innerhalb der Presse transportieren und dort ablegen.

Claims

Positioniereinrichtung (34) zur Positionierung von Werkstücken, umfassend eine Stetigfördereinrichtung (30), einen Manipulator (40) und ein mit diesem verbundenes Tooling (10) zur Aufnahme von Werkstücken von der Stetigfördereinrichtung (30), umfassend einen Träger (12) und mehrere an dem Träger (12) angebrachte Greifer (18, 20; 22, 24), umfassend zumindest einen ersten Greifer (18, 20) zur Aufnahme eines ersten Werkstücks (26) und zumindest einen zweiten Greifer (22, 24) zur Aufnahme eines zweiten Werkstücks (28), wobei der erste Greifer (18, 20) unabhängig von dem zweiten Greifer (22, 24) aktivierbar ist, und wobei die Positioniereinrichtung weiter ein Positionserkennungssystem (38) und eine Steuereinheit, welche den Manipulator (40) und das Tooling (10) steuert, umfasst.
Positioniereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Greifer (18, 20) als relativ zum Träger (12) höhenverstellbarer Greifer ausgebildet ist.
Positioniereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Greifer (22, 24) in einem festen Höhenabstand am Träger (12) angebracht ist.
Positioniereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Tooling weiterhin Höhenverstellmittel umfasst, welche ausgeführt sind, um den Träger (12) in der Höhe zu verfahren.
Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) mittels Winkelbewegungen und/oder lateraler Bewegungen in einer horizontalen Ebene bewegt werden kann.
Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifer (18, 20; 22, 24) Vakuumsauger und/oder Magnetgreifer umfassen.
Positioniereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumsauger zumindest teilweise als Balgsauger ausgeführt sind.
Verfahren zur Positionierung von Werkstücken mittels eines Toolings (10), welches einen Träger (12) und zumindest einen ersten Greifer (18, 20) zur Aufnahme eines ersten Werkstücks (26) sowie zumindest einen zweiten Greifer (22, 24) zur Aufnahme eines zweiten Werkstücks (28) umfasst, welche an dem Träger (12) angebracht sind, wobei das Verfahren einen Schritt der Aufnahme des ersten Werkstücks (26) mittels des ersten Greifers (18, 20) und einen weiteren Schritt der Aufnahme eines zweiten Werkstücks mittels des zweiten Greifers (22, 24) umfasst, welche Schritte nacheinander in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden, wobei in dem Schritt der Aufnahme des ersten Werkstücks (26) der erste Greifer (18, 20) unabhängig von dem zweiten Greifer (22, 24) aktiviert wird, und, wobei in dem Schritt der Aufnahme des ersten Werkstücks (26) der erste Greifer (18, 20) relativ zum Träger (12) angehoben wird, während in dem Schritt der Aufnahme eines zweiten Werkstücks der gesamte Träger (12) angehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei in zumindest einem der beiden Schritte vor dem Anheben des jeweiligen ersten oder zweiten Werkstücks ein vertikales Absenken des Trägers (12) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei mindestens zwischen den beiden Schritten der Träger (12) mittels Winkelbewegungen und/oder lateraler Bewegungen in einer horizontalen Ebene bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei vor Durchführung eines Schritts der beiden Schritte der Greifer (18, 20; 22, 24), der in diesem Schritt das jeweilige Werkstück aufnimmt, sich in einer tieferen Aufnahmeposition befindet als der andere Greifer zur Aufnahme des anderen Werkstücks.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8-11, weiterhin umfassend die folgenden Schritte: - Antransport der Werkstücke (26, 28) auf einer Stetigfördereinrichtung (30) in einen Aufnahmebereich; - Erkennung einer Ist-Position der Werkstücke (26, 28) durch ein Positionserkennungssystem (38); - Ausrichtung des Toolings (10) in Bezug auf die Ist-Position von einem der beiden Werkstücke (26, 28); - Durchführung eines Schritts der Aufnahme dieses Werkstücks; - Ausrichtung des Toolings (10) in Bezug auf die Ist-Position des anderen Werkstücks; - Durchführung des verbleibenden Schritts der Aufnahme dieses anderen Werkstücks; - Ausrichtung des Toolings (10) auf eine Ablageposition (44); - Ablage der Werkstücke (26, 28) in der Ablageposition (44).