DE102022102720A1

DE102022102720A1 - Robotergesteuerte zuführeinrichtung

Info

Publication number: DE102022102720A1
Application number: DE102022102720.1A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-02-04
Filing date: 2022-02-04
Publication date: 2023-08-10
Also published as: WO2023148358A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung für die Bereitstellung von Werkstücken, bei dem die Reihenfolge der von einem Roboter von einer Werkstückauflage der Vorrichtung aufzunehmenden Werkstücke bestimmt wird, um eine effiziente Zuführung von Werkstücken zu ermöglichen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung für die Bereitstellung von Werkstücken mit einer Werkstückauflage, insbesondere einer Werkstückauflage einer Transportvorrichtung mit einer angetriebenen Transportbahn, mindestens einer Fördervorrichtung zum Aufbringen von Werkstücken auf die Werkstückauflage, mindestens einer Datenerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist, Daten in einem Erfassungsbereich zu erfassen, mindestens einem eine Aufnahmevorrichtung aufweisenden Roboter, der eingerichtet ist, jeweils mindestens eines der Werkstücke von der Werkstückauflage aufzunehmen und in einem von der Werkstückauflage getrennten Ablagebereich für das Werkstück abzulegen.
Werden Werkstücke wie beispielsweise Schrauben einem Fertigungsprozess zugeführt, ist es häufig erforderlich, dass sie in einer bestimmten Position und Lage zugeführt werden. In vielen Prozessen werden die Werkstücke zunächst ungeordnet in Kisten oder Gitterboxen bereitgestellt und dann mit Hilfe eines Roboters dem Fertigungsprozess gerichtet zugeführt. Die gerichtete Zuführung derart bereitgestellter Werkstücke mit einer automatisierten Vorrichtung wie einem Roboter ist jedoch sehr komplex. Aus diesem Grund werden spezielle Zuführvorrichtungen benötigt, mit denen die ungeordnet vorliegenden Werkstücke vereinzelt, gegebenenfalls in eine bestimmte Position und Lage gebracht und dann in einem Ablagebereich ablegt werden können. Insbesondere für eine Fertigung mit hohen Stückzahlen ist es erforderlich, dass die Werkstücke mit hoher Geschwindigkeit zugeführt werden, wobei eine Beschädigung der Werkstücke möglichst zu vermeiden ist.
Bekannt sind automatisierte Zuführvorrichtungen, bei denen Werkstücke auf eine umlaufende Transportbahn, beispielsweise ein Transportband, aufgebracht und anschließend von dort von einem Roboter aufgenommen und für den Fertigungsprozess in einem Ablagebereich abgelegt werden. Dabei verläuft mindestens ein Teil der Transportbahn nahe des Ablagebereichs, so dass, sofern die Werkstücke nah des Ablagebereichs von der Transportbahn aufgenommen werden, die Strecke, die der Roboter für die Aufnahme und Ablage der Werkstücke zurücklegen muss, vergleichsweise kurz ist.
Aus der DE 198 82 978 T1 ist eine schwingende Zuführvorrichtung mit einem Roboter bekannt, die eine Zuführschale umfasst, mit der Teile oder Werkstücke auf einer inneren Spiralbahn durch Schwingung der Schale transportiert werden. Im oberen Randbereich der Zuführschale ist ein drehbarer Zuführring angeordnet, an den die auf der inneren Spiralbahn transportierten Teile oder Werkstücke abgegeben werden. Über den drehbaren Zuführring werden die Teile oder Werkstücke dann in den Sichtbereich einer Kamera bewegt, die die Position und die Ausrichtung von Werkstücken auf dem Zuführring erkennt. Erkennt die Kamera Werkstücke, die durch den Roboter aufnehmbar sind, wird der Zuführring angehalten, sodass die Werkstücke von dem Roboter aufgenommen werden können. Nach der Werkstückaufnahme wird der Zuführring wieder in Drehung versetzt, wobei die nicht aufgenommenen Werkstücke nicht auf dem Zuführring verbleiben, sondern nach spätestens einem Umlauf durch einen hierfür vorgesehenen Überstreichstab in das Innere der Zuführschale zurückgebracht werden.
Die DE 10 2018 116 855 A1 offenbart eine Zuführvorrichtung mit einem Roboter und einem sich drehenden Tisch, auf den in einem Nachfüllbereich Schraubbolzen aufgebracht werden. Zudem weist die Zuführvorrichtung ein plattenförmiges Element auf, das auf dem Tisch liegende Bolzen bewegt, und ein weiteres plattenförmiges Element, das auf dem Tisch liegende Schraubbolzen zur Außenseite des Tisches abführt. In einem ersten Umfangsbereich des Tischs ist der Nachfüllbereich, in den Schraubbolzen gefüllt werden, festgelegt. In einem zweiten Umfangsbereich ist ein Abführbereich, in dem Schraubbolzen abgeführt werden, festgelegt. Ein plattenförmiges Element ist so gebildet, dass es Schraubbolzen von dem ersten Umfangsbereich zum zweiten Umfangsbereich bewegt. Die Position und die Lage der Schraubbolzen auf dem Tisch wird durch eine Bildaufnahmevorrichtung aufgenommen und von einer Steuervorrichtung erfasst. Auf Basis ihrer Position und Lage nimmt ein Roboter die Schraubbolzen vom Tisch ab. Schraubbolzen, die alle Umfangsbereiche durchlaufen haben und nicht von dem Roboter aufgenommen wurden, werden von dem Tisch abgeführt und über eine Fördereinrichtung erneut auf den Tisch aufgebracht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung bereitzustellen, das eine effiziente Zuführung von Werkstücken ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die mit dem Verfahren zu steuernde Vorrichtung umfasst eine Werkstückauflage, auf die von einer Fördervorrichtung Werkstücke aufgebracht, insbesondere aufgeschüttet werden können. Die Werkstückauflage ist typischerweise Bestandteil einer Transportvorrichtung mit einer angetriebenen Transportbahn, wobei die Transportbahn eingerichtet ist, Werkstücke entlang einer geradlinigen und/oder gekrümmten Bahn zu bewegen. Die Transportbahn kann insbesondere durch ein einstückiges oder mehrgliedriges Transportband gebildet sein.
Von der Werkstückauflage werden die Werkstücke von einem der Vorrichtung zugehörigen Roboter aufgenommen und zu einem Ablagebereich gebracht. Die Werkstücke können von dem Roboter bei laufender und/oder bei stillstehender Transportbahn aufgenommen werden. Insbesondere kann die Transportbahn umlaufend sein, wobei sie, bei einer im Wesentlichen kreisförmigen Transportbahn, beispielsweise ebenso durch eine ein- oder mehrgliedrige Ringscheibe gebildet sein kann. Die Transportbahn kann auch linear in der Art eines einfachen Förderbandes sein. Die Werkstückauflage muss aber nicht Bestandteil einer angetriebenen Transportbahn sein, sie kann im Prinzip auch im Wesentlichen statisch ausgebildet und beispielsweise Bestandteil eines Vibrationstisches oder einer Rüttelplatte sein, der bzw. die durch gelegentliches Vibrieren bzw. Rütteln aufliegende Werkstücke auf der Werkstückauflage verteilt.
Für die Vorrichtung kommen verschiedene Robotertypen in Betracht. So kann der Roboter beispielsweise ein Linearroboter oder ein Delta-Roboter sein, oder ein Roboter, der eine Hauptdrehachse und vorzugsweise einen Gelenkarm aufweist, wobei der Gelenkarm insbesondere ein 4-, 5- oder 6-achsiger Arm ist, wie beispielsweise bei einem Knickarmroboter oder einem SCARA-Roboter. Die Aufnahmevorrichtung des Roboters kann beispielsweise einen Greifer oder einen Magneten aufweisen. Mit „Hauptdrehachse“ ist eine rotatorische Achse eines Roboters gemeint, die unmittelbar nach einem Grundgestell des Roboters angeordnet ist und der sämtliche anderen Achsen des Roboters nachgelagert sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird für die auf der Werkstückauflage liegenden Werkstücke eine Aufnahmereihenfolge bestimmt, um diese von der Werkstückauflage mit der Aufnahmevorrichtung des Roboters aufzunehmen und zu einer Ablageposition in einem Ablagebereich zu bringen. Die Aufnahmereihenfolge wird derart gebildet, dass möglichst die kürzeste kumulierte Aufnahmedauer erzielt wird, wobei nicht alle Werkstücke in der Abfolge gegriffen werden müssen, in der sie auf die Werkstückauflage aufgebracht werden.
Dazu wird die Position und gegebenenfalls die Lage aller Werkstücke von einer Datenerfassungseinrichtung erfasst, die sich in einem der Datenerfassungseinrichtung zugehörigen Erfassungsbereich befinden. Dadurch ist die Position und gegebenenfalls die Lage aller Werkstücke auf der Werkstückauflage zu einem Zeitpunkt t₀ bekannt, die in dem Erfassungsbereich liegen oder diesen zumindest teilweise durchlaufen haben. Außerdem lassen sich, wenn die Werkstücke durch die Werkstückauflage transportiert worden sind, ihre Position und gegebenenfalls ihre Lage zu einem späteren Zeitpunkt t_x in Kenntnis des Transportweges (beispielsweise über Transportgeschwindigkeit und Transportdauer) berechnen. Die Berechnung kann zum Zeitpunkt der Erfassung der Position und Lage oder auch später erfolgen. Ebenso ist es möglich, dass weitere Objekte, die nicht aufgenommen werden sollen, ebenfalls erfasst werden. Die Erfassung dieser Objekte kann sinnvoll sein, da sie aufgrund ihrer Position auf der Werkstückauflage die Aufnahme von tatsächlich aufzunehmenden Werkstücken durch die Aufnahmevorrichtung beeinträchtigen können.
Grundsätzlich ist es zeitoptimal, wenn ein erstes Werkstück ausgewählt wird, dessen Abstand zum Zeitpunkt t_x zu einer senkrechten Bezugsebene am geringsten ist. Dabei ist t_x der Zeitpunkt, an dem das Werkstück von der Aufnahmevorrichtung von der Werkstückauflage aufgenommen werden würde. Weist der Roboter eine Hauptdrehachse auf, verläuft die Bezugsebene durch die Abgabeposition und die Hauptdrehachse des Roboters. Der Abstand der Werkstücke wird ermittelt, indem zwischen der Bezugsebene und einer weiteren senkrechten Ebene, die durch das jeweilige Werkstück und die Hauptdrehachse verläuft, ein minimaler Winkel α bestimmt wird. Dabei weist das Werkstück den geringsten Abstand zu der Bezugsebene auf, dessen Winkel α am kleinsten ist.
Weist der Roboter keine Hauptdrehachse auf und werden die Werkstücke von einem gekrümmten Transportabschnitt der Werkstückauflage aufgenommen, verläuft die senkrechte Bezugsebene durch die Abgabeposition und einen Krümmungsmittelpunkt des gekrümmten Transportabschnitts. Dabei weist, wie schon oben beschrieben, das Werkstück den geringsten Abstand zu der Bezugsebene auf, dessen Winkel α zwischen der Bezugsebene und einer weiteren senkrechten Ebene, die durch das jeweilige Werkstück und den Krümmungsmittelpunkt verläuft, am kleinsten ist.
Weist der Roboter keine Hauptdrehachse auf und/oder werden die Werkstücke von einem geradlinigen Abschnitt der Werkstückauflage aufgenommen, verläuft die senkrechte Bezugsebene durch die Ablageposition und ist orthogonal zur Transportrichtung der Werkstücke, sofern die Werkstückauflage Bestandteil einer Transportvorrichtung mit angetriebener Transportbahn ist. Ist die Werkstückauflage im Wesentlichen statisch ausgebildet, verläuft die senkrechte Bezugsebene durch die Ablageposition und einen willkürlich zu bestimmenden Bezugspunkt der Werkstückauflage. Der Abstand der Werkstücke zur Bezugsebene wird mittels einer Strecke ermittelt, die das jeweilige Werkstück mit der Bezugsebene verbindet und orthogonal zu der Bezugsebene gerichtet ist. Dabei wird das Werkstück ausgewählt, für das die Strecke am kleinsten ist.
Das ausgewählte erste Werkstück soll nur mit einer kurzen Hubbewegung angehoben, sodass es gerade nicht mehr auf der Werkstückauflage aufliegt oder durch diese mitgenommen wird, und anschließend geradlinig zu seiner Ablageposition gebracht werden. Dabei kann die Ablageposition im Wesentlichen auf der Höhe einer Ebene der Werkstückauflage, auf der die Werkstücke liegen, angeordnet sein. Ebenso kann die Ablageposition, in Abhängigkeit der Art der Aufnahmevorrichtung des Roboters, höher angeordnet sein, beispielsweise auf der Hälfte der Werkstückhöhe. Dies kann beispielsweise dann von Vorteil sein, wenn die Aufnahmevorrichtung die Aufnahme eines Werkstücks nur ausgehend von einer bestimmten Höhe oberhalb der Werkstückauflage mit einer vertikalen Hubbewegung durchführen kann und sich bei der Aufnahme des Werkstücks zumindest teilweise unterhalb der Werkstückhöhe befindet. Die Ablage des Werkstücks an der Ablageposition kann hingegen durch eine seitliche und im Wesentlichen horizontale Bewegung der Aufnahmevorrichtung erfolgen. Für die Aufnahme des nächsten Werkstücks, müsste die Aufnahmevorrichtung nun wieder auf die bestimmte Höhe oberhalb der Werkstückauflage bewegt werden. Befindet sich die Ablageposition oberhalb der Werkstückauflage, kann diese vertikale Bewegung bereits teilweise auf dem Weg zu der Ablageposition und teilweise auf dem Weg zur Aufnahme des nächsten Werkstücks ausgeführt werden. Auf diese Weise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren überflüssige Zeitaufwände für das Anheben und Absenken von Werkstücken sowie der Aufnahmevorrichtung minimiert. Unabhängig davon ist es natürlich auch möglich, dass die Ablageposition tiefer als die Werkstückauflage liegen kann. Ein weiteres Anheben des Werkstücks auf dem Weg zur Ablageposition kann auch durchgeführt werden, wenn das Werkstück über einen Rand der Werkstückauflage zu heben ist. Wesentlich ist, dass das Werkstück bereits unmittelbar nach der kurzen Hubbewegung zum Anheben in Richtung der Ablageposition gebracht wird.
Es wird geprüft, ob ein kollisionsfreies Aufnehmen und Bewegen des ersten Werkstücks zur gewünschten Ablageposition möglich ist. Ist dies der Fall, wird das erste Werkstück aufgenommen und auf direktem Weg zur Ablageposition gebracht. Ist ein Transport des ersten Werkstücks auf direktem Weg zur Ablageposition nicht möglich, da das Werkstück auf seinem direkten Weg zur Ablageposition mit einem oder mehreren weiteren Werkstücken kollidieren würde, wird geprüft, ob sich ein Zeitvorteil ergibt, wenn zuerst das oder mehrere kollidierende Werkstücke vor dem ersten Werkstück aufgenommen werden. Ebenso wird geprüft, ob sich ein Zeitvorteil ergibt, wenn das erste Werkstück auf einer Bahn zur Ablageposition gebracht wird, bei der eine Kollision mit anderen Werkstücken vermieden wird, wobei das kollidierende Werkstück danach aufgenommen wird. Ein Zeitvorteil ergibt sich, wenn die Aufnahme beider Werkstücke mit einer der vorgenannten Abfolgen schneller ist, als bei der anderen Abfolge.
Bei der Überprüfung, ob sich ein Zeitvorteil ergibt, wenn das kollidierende Werkstück vor dem ersten Werkstück aufgenommen wird, ist es ebenso von Vorteil, wenn das kollidierende Werkstück ebenfalls, wie vorab beschrieben, nur mit einer kurzen Hubbewegung angehoben und geradlinig auf direktem Wege zu seiner Ablageposition gebracht wird. Aber auch hier wäre zu prüfen, ob das kollidierende Werkstück entlang dieser Bahn mit weiteren Werkstücken kollidieren würde. Wäre dies der Fall, würde für diese Werkstücke ebenfalls, wie vorab beschrieben, die Abfolge der Aufnahme bestimmt werden. Auf diese Weise ergäbe sich eine Aufnahmereihenfolge, die aus einer Vielzahl an Werkstücken bestehen könnte, die zu der kürzesten kumulierten Aufnahmedauer für alle Werkstücke der Aufnahmereihenfolge führen würde.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Bahn des ersten Werkstücks, mit der eine Kollision mit anderen Werkstücken vermeidbar ist, derart bestimmt wird, dass die Bahn des ersten Werkstücks durch eine oder mehrere der folgenden Weisen angepasst ist:

- Die Hubbewegung, mit der das erste Werkstück von der Werkstückauflage aufgenommen wird, wird verlängert, wobei das Werkstück insbesondere so weit angehoben wird, dass es oberhalb der Werkstückhöhe mindestens eines anderen auf der Werkstückauflage liegenden Werkstücks ist.
- Das erste Werkstück wird auf einer Bahn geführt, die aus mehreren bogenförmigen und/oder abknickenden Teilstrecken besteht, wobei das erste Werkstück insbesondere zumindest teilweise um andere Werkstücke seitlich herum geführt wird.
- Die Geschwindigkeit der Aufnahmevorrichtung wird angepasst, wobei die Geschwindigkeit insbesondere verringert oder die Bewegung gestoppt wird, um ein bei normaler Transportgeschwindigkeit der Aufnahmevorrichtung kollidierendes Werkstück passieren zu lassen, sofern die Werkstücke von einer angetriebenen Transportbahn bewegt werden, und hierdurch eine Kollision zu vermeiden.

Indem die Bahn in Abhängigkeit der Position und der Lage anderer Werkstücke auf eine oder mehrere der vorgenannten Weisen angepasst wird, kann eine Kollision vermieden werden. Dabei kann die Bahn derart angepasst werden, dass unnötige Wege vermieden werden und das Werkstück möglichst schnell von der Werkstückauflage aufgenommen und zu seiner Ablageposition bringbar ist.
Um die Anzahl von Werkstücken, die von dem Roboter nicht aufgenommen werden können, zu reduzieren, kann es von Vorteil sein, wenn die Datenerfassungseinrichtung Werkstücke erfasst, die ungünstig liegen. Auf diese Weise kann ein Leitelement, eine Umpositioniereinrichtung und/oder eine Abführeinrichtung der Vorrichtung gesteuert werden, um Position und/oder Lage eines oder mehrerer dieser Werkstücke zu verändern oder diese von der Werkstückauflage abzuführen. Dabei sind ungünstig liegende Werkstücke beispielsweise solche Werkstücke, die teilweise oder vollständig auf einem anderen Werkstück liegen oder eine Lage aufweisen, in der sie vom Roboter nicht aufgenommen werden können. Insbesondere kann die Datenerfassungseinrichtung ebenso Werkstücke erfassen, die nicht aufgenommen werden sollen, wobei die Abführeinrichtung derart gesteuert wird, dass diese Werkstücke von der Werkstückauflage abgeführt werden.
Vorrichtung und Verfahren können eingerichtet sein, ein, zwei oder mehr verschiedene Werkstücktypen zuzuführen, die insbesondere auf Anforderung durch den nachgeschalteten Fertigungsprozess auf einen oder mehrere verschiedene Ablagebereiche abgelegt werden.
Die mit dem Verfahren zu steuernde Vorrichtung kann vorzugsweise mindestens einen umlaufenden Bereich aufweisen, der im Betrieb der Vorrichtung zumindest temporär, vorzugsweise dauerhaft, frei von Barrieren oder Leitelementen derart ist, dass der umlaufende Bereich von Werkstücken auf der Transportbahn vielfach durchlaufen werden kann. Es ist möglich, dass der Roboter ein Werkstück innerhalb einer bestimmten Anzahl Umläufe auf der Transportbahn nicht von dieser aufnimmt. Bei vorbekannten Vorrichtungen werden solche Werkstücke dann zwangsläufig mittels einer Barriere oder eines Leitelements von der Transportbahn abgeführt und dieser erneut zugeführt, wodurch die Werkstücke beschädigt werden können. Können Werkstücke allerdings, wie hier bevorzugt, so lange auf der Transportbahn liegen bleiben, bis sie vom Roboter aufgenommen werden, ist keine Rückführung der Werkstücke erforderlich. Somit wird das Risiko einer Werkstückbeschädigung verringert.
Es ist möglich, dass die Werkstücke von einer Fördervorrichtung ungeordnet auf die Transportbahn aufgebracht bzw. geschüttet werden. Es kann dabei vorkommen, dass sich auf der Transportbahn liegende Werkstücke berühren oder diese zumindest teilweise übereinander liegen mit der Folge, dass sie mit der Aufnahmevorrichtung nicht aufnehmbar sind. Daher ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung mindestens zwei verschiedene umlaufende Bereiche aufweist, die von den Werkstücken auf der Transportbahn durchlaufen werden können. Dabei kann dann mindestens ein Leitelement vorgesehen sein, mit dem die Werkstücke von einem umlaufenden Bereich in den anderen gebracht werden können. Das Leitelement kann beispielsweise unbeweglich oder beweglich als rotierendes Element oder band- bzw. riemenantriebsähnlich ausgebildet sein, wobei jedes das Leitelement passierende Werkstück in einen anderen Bereich gebracht wird. Ebenso kann das Leitelement steuerbar sein, sodass gezielt einzelne Werkstücke verschiebbar sind. Durch das Leitelement kann die Vereinzelung von Werkstücken verbessert werden. Dies bedeutet, dass die Abstände zwischen Werkstücken erhöht und übereinander liegende Werkstücke getrennt werden können. Somit steigt die Anzahl der Werkstücke, die vom Roboter von der Transportbahn aufgenommen werden können. Auch kann das Leitelement derart eingerichtet sein, dass es Bestandteil einer Vorrichtung ist, die ein Herunterfallen von Werkstücken beim Aufschütten verhindert.
Die umlaufenden Bereiche sind vorteilhaft mindestens ein innerer umlaufender Bereich und ein äußerer umlaufender Bereich. Beispielsweise können Werkstücke von der Fördervorrichtung in den äußeren umlaufenden Bereich auf die Transportbahn aufgebracht und mittels des Leitelements in den inneren Bereich verschoben werden, sofern sie von dem Roboter nicht aufgenommen wurden. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Aufbringung von Werkstücken möglich. Vorzugsweise ist zwischen dem inneren und dem äußeren Bereich mindestens ein dazwischen liegender mittlerer Bereich angeordnet. Dabei kann die Vereinzelung von Werkstücken mit zunehmender Anzahl umlaufender Bereiche verbessert werden. Zudem kann die Gesamtanzahl der auf der Transportbahn liegenden Werkstücke erhöht werden, sodass der Betrieb der mit dem Verfahren zu steuernden Vorrichtung auch bei einer Störung der Fördervorrichtung einige Zeit weiterlaufen kann.
Ebenso kann vorteilhaft mindestens eine Begrenzungseinrichtung vorgesehen sein, um die Anzahl der Werkstücke, die vom Roboter von der Transportbahn aufgenommen werden können, zu erhöhen. Werkstücke können die Begrenzungseinrichtung nur unterhalb einer bestimmten Höhe passieren, sodass ein Werkstück, das auf einem anderen Werkstück liegt, durch die Begrenzungseinrichtung von diesem heruntergeschoben wird. Auch werden Werkstücke, die in einer unerwünschten, aufrechten Lage auf der Transportbahn liegen, durch die Begrenzungseinrichtung umgeworfen. Dabei ist die Begrenzungseinrichtung insbesondere in ihrer Höhe verstellbar und somit an verschiedene Werkstückdimensionen anpassbar.
Sinnvollerweise weist die mit dem Verfahren zu steuernde Vorrichtung eine Datenerfassungseinrichtung auf, die zumindest die Position und gegebenenfalls die Lage von auf der Transportbahn liegenden Werkstücken erfasst. Ebenso kann die Datenerfassungseinrichtung eingerichtet sein, verschiedene Werkstücktypen zu erkennen und voneinander zu unterscheiden. Außerdem kann die Datenerfassungseinrichtung eingerichtet sein, fehlerhafte Werkstücke und/oder Fremdteile sowie deren Position und/oder Lage erkennen. Fremdteile können beispielsweise falsche Werkstücktypen oder Produktionsabfälle, wie beispielsweise der Anguss beim Spritzgießen der Werkstücke eines vorherigen Produktionsprozesses, sein, die von der Aufnahmevorrichtung nicht aufgenommen werden sollen. Ebenso ist es möglich, dass weitere Objekte wie fehlerhafte Werkstücke, die nicht aufgenommen werden sollen, erfasst werden. Die Erfassung dieser Objekte kann sinnvoll sein, da diese die Aufnahme von tatsächlich aufzunehmenden Werkstücken durch die Aufnahmevorrichtung beeinträchtigen können. Mit der Position und gegebenenfalls der Lage erfasst die Datenerfassungseinrichtung Informationen, die zumindest für eine Aufnahme der Werkstücke durch den Roboter verwendet werden. Die Informationen können ebenso für weitere steuerbare Einrichtungen der mit dem Verfahren zu steuernden Vorrichtung verwendet werden. Dabei ist unter der Position eines Werkstücks der jeweilige Standort zu verstehen, an dem es auf der Transportbahn liegt. Die Lage meint die Orientierung eines Werkstücks auf der Transportbahn, wobei Werkstücke beispielsweise mit unterschiedlichen Drehwinkeln auf der Transportbahn liegen können. Dabei erfolgt die Erfassung vorzugsweise, aber nicht zwingend, in einem Bereich, der in einer Umlaufrichtung der Transportbahn dem Bereich, in dem die Werkstücke von der Transportbahn aufgenommen werden, zumindest teilweise vorgeordnet ist, und zwar insbesondere dann, wenn die Transportbahn kontinuierlich umläuft. Die Transportbahn kann aber auch, wenngleich deutlich weniger bevorzugt, intermittierend umlaufen. Insbesondere in diesem Fall können der Erfassungsbereich und der Bereich, in dem die Werkstücke von der Transportbahn aufgenommen werden, im Wesentlichen übereinstimmen.
Um die Anzahl zugeführter Werkstücke pro Zeiteinheit weiter zu erhöhen, können Werkstücke, die fehlerhaft sind oder deren Lage für die Aufnahme durch die Aufnahmevorrichtung ungeeignet ist, in mindestens einem Bereich gezielt umpositioniert oder von der Transportbahn abgeführt werden. Dazu ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung zumindest zwei Datenerfassungseinrichtungen aufweist. Eine erste Datenerfassungseinrichtung ist dann dazu eingerichtet, fehlerhafte Werkstücke, Fremdteile und Werkstücke, deren Lage für das Aufnehmen mit der Aufnahmevorrichtung des Roboters ungeeignet ist, zu erkennen. Zudem kann die erste Datenerfassungseinrichtung auch die Position und gegebenenfalls die Lage der Werkstücke erfassen. Dabei ist die erste Datenerfassungseinrichtung vorzugsweise, aber wiederum nicht zwingend, einem Bereich, in dem Werkstücke abgeführt oder umpositioniert werden, in Umlaufrichtung der Transportbahn vorgeordnet. Die Erfassung der Werkstücke durch die erste Datenerfassungseinrichtung dient beispielsweise der Steuerung von Einrichtungen, mit denen Werkstücke von der Transportbahn abführbar oder auf dieser umpositionierbar sind.
Beide Datenerfassungseinrichtungen können, wie vorab beschrieben, ebenso dazu geeignet sein, verschiedene Werkstücktypen zu erkennen und voneinander zu unterscheiden. Auch können beide Datenerfassungseinrichtungen dazu dienen, unbesetzte Abschnitte der Transportbahn zu erfassen, sodass Werkstücke von der Fördervorrichtung gezielt in diese auf die Transportbahn aufbringbar sind.
Die zweite Datenerfassungseinrichtung ist dazu eingerichtet, die Position und gegebenenfalls die Lage zumindest von Werkstücken zu erfassen, um das Aufnehmen von Werkstücken mit der Aufnahmevorrichtung zu ermöglich. Dazu ist die zweite Datenerfassungseinrichtung vorzugsweise dem Bereich, in dem Werkstücke abgeführt und/oder umpositioniert werden, in Umlaufrichtung nachgeordnet und dem Bereich, in dem Werkstücke von der Transportbahn aufgenommen werden, in Umlaufrichtung vorgeordnet. Mittels der zweiten Datenerfassungseinrichtung kann die Position und gegebenenfalls die Lage von Werkstücken nach dem Bereich, in dem Werkstücke abgeführt und/oder umpositioniert werden erneut erfasst werden, um mögliche für die Aufnahme relevante Veränderungen festzustellen.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn fehlerhafte Werkstücke oder Fremdteile mittels mindestens einer steuerbaren Abführeinrichtung von der Transportbahn abführbar sind, ohne den Betrieb der Vorrichtung unterbrechen zu müssen. Die Abführeinrichtung ist vorzugsweise der mindestens einen Datenerfassungseinrichtung in Umlaufrichtung zumindest teilweise nachgeordnet. Zudem ist die Abführeinrichtung vorzugsweise dem Bereich, in dem Werkstücke von der Transportbahn aufgenommen werden, in Umlaufrichtung vorgeordnet. Somit wird die Aufnahme von Werkstücken von der Transportbahn nicht durch Fremdteile oder Werkstücke beeinträchtigt, die fehlerhaft sind und nicht zugeführt werden sollen.
Die steuerbare Abführeinrichtung weist vorteilhaft eine Druckluftdüse oder einen Hebel auf, um einzelne Werkstücke gezielt abführen zu können. Der Hebel ist vorzugsweise in Richtung der Innenkante und/oder der Außenkante der Transportbahn schwenkbar. Auf diese Weise sind Werkstücke beispielsweise über die komplette Breite der Transportbahn abführbar. Auch kann die steuerbare Abführeinrichtung ein bewegliches Schiebeelement aufweisen, das Werkstücke beispielsweise durch Bewegung entlang einer linearen Führung von der Transportbahn abführt. Selbstverständlich kann die Abführeinrichtung ebenso anderweitig ausgeführt sein oder weitere Elemente aufweisen, sofern sie dazu geeignet ist, bei einer Ansteuerung gezielt einzelne Werkstücke abzuführen.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die mit dem Verfahren zu steuernde Vorrichtung mindestens eine steuerbare Umpositioniereinrichtung aufweist, mit der die Position und/oder die Lage von Werkstücken, deren Lage für das Aufnehmen durch die Aufnahmevorrichtung ungeeignet ist, veränderbar ist. Auch kann der Abstand zwischen Werkstücken mittels der Umpositioniereinrichtung vergrößert werden. Die Umpositioniereinrichtung ist der ersten Datenerfassungseinrichtung in Umlaufrichtung der Transportbahn vorzugsweise zumindest teilweise nachgeordnet. Zudem ist die Umpositioniereinrichtung dem Bereich, in dem Werkstücke von der Transportbahn aufgenommen werden, vorzugsweise in Umlaufrichtung vorgeordnet. Auf diese Weise kann die Anzahl der Werkstücke auf der Transportbahn, die von der Aufnahmevorrichtung aufnehmbar sind, erhöht werden, wodurch mehr Werkstücke pro Zeiteinheit zugeführt werden können.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist die Umpositioniereinrichtung mindestens eine Werkstückführung und mindestens eine steuerbare Vorrichtung auf, wobei die steuerbare Vorrichtung eingerichtet ist, Werkstücke gegen die Werkstückführung zu schießen, wodurch die Werkstücke ihre Position und/oder Lage auf der Transportbahn ändern. Dazu kann die steuerbare Umpositioniereinrichtung vorzugsweise eine Druckluftdüse oder einen Hebel aufweisen, wobei der Hebel vorzugsweise in Richtung der Innenkante und/oder Außenkante der Transportbahn schwenkbar ist. Die Werkstückführung kann beispielsweise im Querschnitt die Form eines auf der Transportbahn stehenden, zum Werkstück hin offenen Cs oder die Form einer auf der Transportbahn stehenden Quarterpipe (halbiertes C) haben und dazu dienen, das Werkstück beim Umpositionieren zumindest teilweise umzudrehen. Auch kann die Werkstückführung eine Schräge sein, entlang der die Werkstücke hochgeschossen werden und beim anschließenden Heruntergleiten durch Zusammenwirken mit einer an der Schräge ausgebildeten Kante ihre Position und/oder Lage ändern. Ebenso können die Werkstücke durch ein bewegbares Schiebeelement, das beispielsweise linear geführt ist, gegen die Werkstückführung geschossen werden. Ebenso kann die Umpositioniereinrichtung anderweitig ausgeführt sein, wobei darauf zu achten ist, dass die Werkstücke bei der Umpositionierung unbeschädigt bleiben.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Transportbahn als Kreisring ausgebildet ist, sodass die Werkstücke auf einer Kreisbahn um die Hauptdrehachse bewegt werden. Vorteilhaft kann der Kreisring beispielsweise aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise Polycarbonat oder Verbundglas, gebildet sein. Auf diese Weise ist mittels der entsprechenden Anordnung einer oder mehrerer Lichtquellen, beispielsweise unterhalb oder entlang eines äußeren Randes des Kreisrings, eine homogene Lichtverteilung realisierbar, wodurch die Güte der Erfassung von Werkstücken durch eine Datenerfassungseinrichtung verbessert werden kann.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Transportbahn in einem Winkelabschnitt von höchstens 120°, vorzugweise höchsten 60° oder besonders bevorzugt höchstens 45° abgestützt ist. Somit ist ein großer Bereich unterhalb der Transportbahn frei und kann als Bauraum für anderweitige Vorrichtungen verwendet werden.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn eine äußere Begrenzung der Transportbahn derart ausgebildet ist, dass sie niedriger als die Werkstückehöhe mindestens eines anderen auf der Transportbahn liegenden Werkstücks ist. Vorzugsweise ist die äußere Begrenzung eben zu einer Ebene der Transportbahn ausgebildet, auf der die Werkstücke liegen, sodass das Werkstück beim Zuführen nicht über die Begrenzung gehoben werden muss. Dadurch reicht grundsätzlich ein minimaler Hub aus, um Werkstücke von der Transportbahn aufzunehmen, sodass auch hierdurch mehr Werkstücke pro Zeiteinheit zuführbar sind.
Nachfolgend wird eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen

1 eine Schrägansicht einer durch das erfindungsgemäße Verfahren steuerbaren Vorrichtung;
2 eine Schrägansicht der in 1 dargestellten Vorrichtung, ohne Darstellung des Roboters;
3 eine Schnittdarstellung der in 1 dargestellten Vorrichtung in Draufsicht, ohne Darstellung des Roboters;
4a eine Schnittdarstellung der in 1 dargestellten Vorrichtung in Draufsicht mit ausgeschwenkten Hebeln, ohne Darstellung des Roboters;
4b eine weitere Schnittdarstellung der in 1 dargestellten Vorrichtung in Draufsicht mit ausgeschwenkten Hebeln, ohne Darstellung des Roboters;
5 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung, wobei der Roboter ein Linearroboter und die Werkstückauflage geradlinig und/oder im Wesentlichen statisch ausgeführt ist;
6 Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung der in 1 dargestellten Vorrichtung für die Bereitstellung von Werkstücken.

Die 1 zeigt eine Schrägansicht einer Vorrichtung 1, die eine Werkstückauflage einer Transportvorrichtung 2 mit einer im vorliegenden Ausführungsbeispiel kreisförmig umlaufenden Transportbahn 3 zur Bereitstellung von Werkstücken 4 aufweist. Die Transportbahn 3 ist um einen zentralen Raum 5 herum geführt, der durch eine Innenkante 6 der Transportbahn 3 begrenzt ist. Selbstverständlich kann die Transportbahn 3 auch anderweitig, beispielsweise als Transportband und/oder mit teilweise nicht bogenförmigen Transportabschnitten, ausgeführt sein. Die Transportbahn 3 ist derart gelagert, dass sie größtenteils freistehend ist und nur in einem Winkelabschnitt von 100° gehalten wird.
Im zentralen Raum 5 ist ein Roboter 7 angeordnet, der eine Hauptdrehachse H aufweist. Die Hauptdrehachse H verläuft durch den zentralen Raum 5 und schneidet eine durch die Transportbahn 3 verlaufende horizontale Ebene in einem durch die Innenkante 6 begrenzenden Bereich. Die Hauptdrehachse H ist bei der vorliegenden Ausführungsform durch einen Krümmungsmittelpunkt M des Kreisrings geführt.
Der Roboter 7 weist einen Gelenkarm mit sechs Achsen und eine Aufnahmevorrichtung 8 auf. Die Aufnahmevorrichtung 8 ist dazu eingerichtet, Werkstücke 4 von der Transportbahn 3 abzunehmen und zu einer Ablageposition A, die in einem Ablagebereich 9 angeordnet ist, zu bringen. Werden verschiedene Werkstücktypen zugeführt, ist die Aufnahmevorrichtung 8 eingerichtet, die verschiedenen Werkstücktypen aufzunehmen, und/oder der Roboter 7 weist weitere Aufnahmevorrichtungen 8 auf, zwischen denen während des Betriebs der Vorrichtung 1 gewechselt werden kann. Die Ablageposition A und der Ablagebereich 9 sind nur beispielhaft dargestellt und können beispielsweise Teil eines Fördersystems oder einer Produktionsanlage sein. Ebenso kann es eine Vielzahl an Ablagebereichen 9 geben. Die Ablageposition A kann für jedes Werkstück 4 oder jeden Werkstücktyp eine andere sein. Sind mehrere Ablagepositionen A vorhanden, kann beispielsweise mittels eines Sensors geprüft werden, ob eine Ablageposition A frei oder von einem Werkstück 4 belegt ist. Die Ablageposition A kann im Wesentlichen auf der Höhe der auf der Transportbahn 3 liegenden Werkstücke 4 oder oberhalb dieser angeordnet sein. Zudem weist die Transportbahn 3 eine äußere Begrenzung 10 auf, deren Höhe nur unwesentlich oberhalb der Ebene liegt, auf der die Werkstücke auf der Transportbahn 3 aufliegen. Dadurch können Werkstücke 4 nur mit einer kurzen Hubbewegung von der Transportbahn 3 aufgenommen und an der Ablageposition A abgelegt werden, wodurch überflüssige Bewegungsabläufe des Roboters 7 verringert werden.
Die Transportbahn 3 ist mittels eines nicht dargestellten Antriebs drehbar. Der Antrieb kann beispielsweise ein Servomotor oder ein Schrittmotor sein. Ein Servo- oder Schrittmotor ist insoweit bevorzugt, als damit die Drehposition der Transportbahn 3 immer genau bestimmbar ist. Es können aber auch andere, einfachere Motoren für die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden. Der Antrieb ermöglicht die Drehung der Transportbahn 3 über ein Zahnriemengetriebe, wobei das Getriebe ebenso anderweitig, beispielsweise als Zahnradgetriebe oder Schneckengetriebe, ausgebildet sein kann. Die aus der Drehung resultierende Umlaufrichtung der Transportbahn 3 ist mit einem Pfeil 11 dargestellt. Selbstverständlich kann die Transportbahn 3 auch in die andere Richtung gedreht werden.
Die 2 zeigt dieselbe Vorrichtung 1, wobei nicht der Roboter 7, sondern nur dessen Hauptdrehachse H dargestellt ist. Oberhalb der Transportbahn 3 ist eine steuerbare Fördervorrichtung 12 angeordnet, die dazu eingerichtet ist, Werkstücke 4 auf die Transportbahn 3 aufzubringen. Die Fördervorrichtung 12 weist einen Bunker 13 auf, in dem Werkstücke 4 vorgehalten werden. Die Fördervorrichtung 12 kann außerdem derart ausgeführt sein, dass sie unterschiedliche Werkstücktypen auf die Transportbahn 3 aufbringen kann. Dabei können die unterschiedlichen Werkstücktypen beispielsweise durcheinander im Bunker 13 vorliegen und im Wesentlichen zufällig aufgebracht werden. Ebenso kann der Bunker 13 beispielsweise geteilt sein und das gezielte Aufbringen einzelner Werkstücktypen in bestimmte Bereiche der Transportbahn 3 ermöglichen.
An der Fördervorrichtung 12 ist ein steuerbarer Hebel 14 vorgesehen, mit dem das Aufbringen der Werkstücke 4 auf die Transportbahn 3 regulierbar ist und Werkstücke 4 einzeln auf die Transportbahn 3 aufgebracht werden können. Der Hebel 14 wird von einem Antrieb 15 angetrieben. Dabei kann die Fördervorrichtung 12 derart gesteuert werden, dass immer eine bestimmte Anzahl an Werkstücken 4 auf der Transportbahn 3 liegt. Ferner können Werkstücke 4 auf bestimmte Positionen der Transportbahn 3 aufgebracht werden, um diese beispielsweise in Lücken zwischen Werkstücken 4 zu platzieren.
Die 3 zeigt eine Schnittdarstellung der Vorrichtung 1 in einer Draufsicht. Die Aufnahme der Werkstücke 4 mit der Aufnahmevorrichtung 8 kann in einem Aufnahmebereich 16, 17, der durch die Linie 16 und die Linie 17 begrenzt ist, erfolgen. Dabei ist der Aufnahmebereich 16, 17 lediglich beispielhaft dargestellt und kann ebenso größer oder kleiner sein.
Die Werkstücke 4 werden mittels einer Leitvorrichtung 18 derart auf die Transportbahn 3 aufgebracht, dass sie einen äußeren umlaufenden Bereich 19 durchlaufen. Die Leitvorrichtung 18 ist zu einer Seite hin geöffnet, sodass die Werkstücke 4 in Umlaufrichtung aus der Leitvorrichtung 18 herausbewegt werden. Dabei weisen Werkstücke 4, die in dem Aufnahmebereich 16, 17 aus dem äußeren Bereich 19 aufgenommen werden, einen kürzeren Weg zu der Ablageposition A auf, als Werkstücke 4, die aus einem inneren Bereich 20 aufgenommen werden. Somit können durch eine Aufnahme aus dem äußeren Bereich 19 mehr Werkstücke 4 pro Zeiteinheit bereitgestellt werden.
Die der geöffneten Seite abgewandte Seite der Leitvorrichtung 18 weist ein schräg angeordnetes Leitelement 21 auf. Entlang des Leitelements 21 werden Werkstücke 4 nach einem Umlauf durch den äußeren umlaufenden Bereich 19 in den inneren umlaufenden Bereich 20 gebracht. Indem die Werkstücke entlang des Leitelements 21 geführt werden, wird beispielsweise der Abstand zwischen sich berührenden Werkstücken 22a, 22b vergrößert. Selbstverständlich kann das Leitelement 21 auch anderweitig ausgeführt sein. Beispielsweise kann das Leitelement 21 steuerbar sein und einen Hebel, ein bewegbares, flächiges Element oder eine Druckluftdüse aufweisen, sodass Werkstücke 4 den äußeren Bereich 19 beliebig oft durchlaufen können und/oder einzelne Werkstücke 4 gezielt in den inneren umlaufenden Bereich 20 bringbar sind. Ebenso kann das Leitelement 21 derart gestaltet sein, dass Werkstücke 4 von dem inneren Bereich 20 in den äußeren Bereich 19 und umgekehrt bringbar sind. Zwischen den Bereichen 19, 20 können für eine verbesserte Vereinzelung der Werkstücke 4 zudem weitere umlaufende Bereiche angeordnet sein.
Durch die Wandungen 23, 24 der Leitvorrichtung 18 greift in einer bestimmten Höhe oberhalb der Transportbahn 3 eine Begrenzungseinrichtung in Form eines Stabs 25 durch, der sich über die gesamte Breite der Transportbahn 3 erstreckt und vorzugsweise höhenverstellbar ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Werkstücke 4 den Stab 25 nur in bestimmten Lagen passieren können, indem sie unterhalb des Stabs 25 durchlaufen müssen. Werkstücke 4, die sich in einer ungeeigneten Lage befinden, kollidieren mit dem Stab 25 und werden dadurch umgeworfen. Auch gleiten Werkstücke, die auf anderen Werkstücken liegen von diesen herunter, indem sie mit dem Stab 25 kollidieren. Dabei kann der Stab 25 an unterschiedliche Werkstückdimensionen angepasst werden, indem der Abstand zu der Transportbahn 3 beispielsweise manuell oder mittels eines Antriebs einstellbar ist. Ferner können die Wandungen 23, 24 zum offenen Ende der Leitvorrichtung 18 hin derart aufeinander zulaufen, dass die Leitvorrichtung 18 an diesem Ende verjüngt wird. Durch die Verjüngung werden die Werkstücke 4 auf der Transportbahn 3 ausgerichtet. Dadurch wird verhindert, dass ein im Wesentlichen aufrechtstehendes Werkstück 4, das gegen die Wandung 24 gelehnt ist, beim Verlassen der Leitvorrichtung 18 umkippt und von der Transportbahn 3 fällt.
Der Leitvorrichtung 18 ist in Umlaufrichtung zumindest teilweise ein erster Erfassungsbereich 26 nachgeordnet, der sich über die gesamte Breite der Transportbahn 3 erstreckt. In dem ersten Erfassungsbereich 26 werden mittels einer ersten Datenerfassungseinrichtung, die nicht dargestellt ist, fehlerhafte Werkstücke 4 und Fremdteile erkannt, die nicht bereitgestellt werden sollen, und deren Position und/oder Lage erfasst. Ebenso werden Werkstücke 4 erkannt, deren Lage für die Aufnahme durch die Aufnahmevorrichtung 8 ungeeignet ist. Zudem wird die Position und die Lage von Werkstücken 4 erfasst. Der erste Erfassungsbereich 26 ist dazu eingerichtet, Informationen zu erfassen, die erforderlich sind, um fehlerhafte Werkstücke 4 und Fremdteile von der Transportbahn 3 abzuführen und Werkstücke 4 mit ungeeigneter Lage oder Werkstücke 22a, 22b, die zu nahe aneinander liegen, umzupositionieren. Hierfür kann die Datenerfassungseinrichtung insbesondere mit optischen Mitteln wie beispielsweise einer Kamera ausgestattet sein. Die Erfassung kann aber auch durch andere, gleichwirkende Mittel wie beispielsweise Ultraschallsensoren oder ähnliches erfolgen. Die Datenerfassungseinrichtung weist außerdem eine Auswerteeinrichtung auf, mit der die erfassten Daten ausgewertet und zur Steuerung der unten beschriebenen Abführeinrichtung 27, 28a, 28b und Umpositioniereinrichtung 29, 30 verwendet werden.
Dem ersten Erfassungsbereich 26 ist in Umlaufrichtung eine steuerbare Abführeinrichtung 27, 28a, 28b nachgeordnet, die eingerichtet ist, während des Betriebs der Vorrichtung 1 fehlerhafte Werkstücke und Fremdteile von der Transportbahn 3 abzuführen. Die Abführeinrichtung 27, 28a, 28b weist einen Hebel 27 auf. Der Hebel 27 ist in Richtung der Innenkante 6 und der Außenkante 31 der Transportbahn 3 schwenkbar, wodurch einzelne Werkstücke 4 oder Fremdteile in einen der Kanäle 28a, 28b geschossen werden. Somit können Werkstücke 4 und Fremdteile sowohl aus dem inneren Bereich 20 als auch aus dem äußeren Bereich 19 abgeführt werden. Die Kanäle 28a, 28b führen beispielsweise in ein Behältnis, aus dem die abgeführten Werkstücke und Fremdteile während des Betriebs entnommen werden können. Wird der Hebel 27 ausgeschwenkt, bevor ein Werkstück 4 dessen Umlaufhöhe erreicht hat, kann dieser ebenso eine Funktion als Leitelement aufweisen und ein Werkstück 4 beispielsweise von dem inneren Bereich 20 in den äußeren Bereich 19 oder umgekehrt verschieben.
Die steuerbare Abführeinrichtung 27, 28a, 28b ist jedoch nicht auf einen Hebel 27 beschränkt, sondern kann ein oder mehrere beliebige andere Elemente zum Abführen von fehlerhaften Werkstücken oder Fremdteilen aufweisen. Beispielsweise kann in einer weiteren Ausführungsform ebenso eine Druckluftdüse verwendet werden.
Der Abführeinrichtung 27, 28a, 28b ist in Umlaufrichtung eine steuerbare Umpositioniereinrichtung 29, 30 nachgeordnet. Die Umpositioniereinrichtung 29, 30 ist eingerichtet, die Position und/oder die Lage von Werkstücken, deren Lage für die Aufnahme durch die Aufnahmevorrichtung 8 ungeeignet ist, zu verändern. Dazu weist die Umpositioniereinrichtung 29, 30 einen Hebel 29 auf, der mit einer Schwenkbewegung Werkstücke 4 gegen eine Werkstückführung 30 schießt. Wie in 2 zu erkennen ist, weist die Werkstückführung 30 eine konkave Innenfläche 32 auf, entlang der Werkstücke 4 derart geführt werden, dass ihre Position und/oder Lage bei erneutem Auftreffen auf die Transportbahn 3 verändert ist.
Die Umpositioniereinrichtung 29, 30 kann auch anderweitig ausgeführt sein und statt des Hebels 29 beispielsweise eine Druckluftdüse aufweisen. Auch kann eine weitere Werkstückführung 30 an der Außenkante 31 angeordnet sein, sodass die Position und/oder Lage von Werkstücken 4 in dem inneren Bereich 20 und dem äußeren Bereich 19 veränderbar ist. Entscheidend ist, dass die Veränderung von Position und/oder Lage von Werkstücken 4 möglichst behutsam erfolgt, sodass eine Beschädigung vermieden wird. Es ist ebenso möglich, dass der Hebel 29 dazu eingerichtet ist, Werkstücke 4 zu einer Seite hin gegen die Werkstückführung 30 zu schießen und zu der anderen Seite hin von der Transportbahn 3 abzuführen.
Die Abführeinrichtung 27, 28a, 28b und die Umpositioniereinrichtung 29, 30 können im Prinzip auch in umgekehrter Reihenfolge angeordnet sein.
Die 4a und 4b zeigen die Hebel 27, 29 in einem ausgeschwenkten Zustand. In 4a ist dargestellt, wie der Hebel 27 ein fehlerhaftes Werkstück 33 zur Außenkante 31 in den Kanal 28a abführt. Der Hebel 29 schießt ein Werkstück 34, das mit der Oberseite auf der Transportbahn 3 liegt, gegen die Werkstückführung 30. In 4b ist dargestellt, wie der Hebel 27 ein fehlerhaftes Werkstück 33 zur Innenkante 6 in den Kanal 28b abführt.
Indem, unter erneuter Bezugnahme auf 3, die Abführeinrichtung 27, 28a, 28b und die Umpositioniereinrichtung 29, 30 dem Aufnahmebereich 16, 17 in Umlaufrichtung vorgelagert sind, wird die Anzahl an Werkstücken 4 und Fremdteilen, die eine Aufnahme anderer Werkstücke 4 durch die Aufnahmevorrichtung 8 beeinträchtigt, verringert. Somit lässt sich die durch die Vorrichtung 1 bereitgestellte Anzahl von Werkstücken 4 pro Zeiteinheit erhöhen.
Die Umpositioniereinrichtung 29, 30 ermöglicht es zudem, das Risiko einer Beschädigung von Werkstücken 4 zu verringern. Werkstücke 4, die mit der Aufnahmevorrichtung 8 nicht aufnehmbar sind, müssen nicht von der Transportbahn 3 abgeführt und erneut aufgebracht werden, sondern können umpositioniert und bei dem nächsten Durchlauf durch den Aufnahmebereich 16, 17 aufgenommen werden. Entscheidend dabei ist, dass die Werkstücke 4 während des Betriebes der Vorrichtung 1 den inneren Bereich 20 beliebig oft durchlaufen können, ohne zwangsweise durch Barrieren oder Leitelemente von der Transportbahn 3 abgeführt zu werden. Wie vorab beschrieben, ist es auch denkbar, dass die Werkstücke 4 den äußeren Bereich 19 oder zwischengeordnete Bereiche vielfach durchlaufen.
Vor dem Aufnahmebereich 16, 17 und nach der Umpositioniereinrichtung 29, 30 ist ein zweiter Erfassungsbereich 35 eingerichtet, der sich über die gesamte Breite der Transportbahn 3 erstreckt. In dem zweiten Erfassungsbereich 35 wird mittels einer zweiten Datenerfassungseinrichtung, die nicht dargestellt ist, die Position und die Lage von Werkstücken 4 erfasst und für die Aufnahme von Werkstücken 4 an eine Steuerungseinheit des Roboters 7 übermittelt. Es ist möglich, dass nicht alle fehlerhaften Werkstücke 33 oder Fremdteile abgeführt sind, bevor die Werkstücke 4 von dem Roboter 7 aufgenommen werden. Daher ist es sinnvoll, wenn die Position und die Lage der fehlerhaften Werkstücke 33 und Fremdteile ebenso erfasst werden, sodass mögliche Störeinflüsse bei der Steuerung der Aufnahme der Werkstücke 4 bekannt sind. Ist nachfolgend davon die Rede, dass bei der Aufnahme, dem Aufbringen, dem Abführen oder dem Umpositionieren von Werkstücken andere Werkstücke 4 zu berücksichtigen sind, sind mit den anderen Werkstücken 4 ebenso alle anderen Objekte, wie fehlerhafte Werkstücke 33 oder Fremdteile, die nicht von der Aufnahmevorrichtung 8 aufgenommen werden sollen, gemeint. Mit der Anordnung des zweiten Erfassungsbereiches 35 wird sichergestellt, dass Änderungen der Position und/oder der Lage durch das Abführen oder die Umpositionierung einzelner Werkstücke 4 und Fremdteile erfasst sind. Die Steuerungseinheit ist eingerichtet, die Aufnahme von Werkstücken 4 durch den Roboter 7 derart zu steuern, dass möglichst viele Werkstücke 4 pro Zeiteinheit bereitgestellt werden. Auch hier kann die Datenerfassungseinrichtung insbesondere mit optischen Mitteln wie beispielsweise einer Kamera ausgestattet sein. Die Erfassung kann aber auch durch andere, gleichwirkende Mittel wie beispielsweise Ultraschallsensoren oder ähnliches erfolgen. Auch diese Datenerfassungseinrichtung weist eine Auswerteeinrichtung auf, mit der die erfassten Daten ausgewertet und zur Steuerung des Roboters 7 verwendet werden.
Beide Datenerfassungseinrichtungen können ebenfalls eingerichtet sein, Lücken zwischen Werkstücken 4 und Fremdteilen auf der Transportbahn 3 zu erfassen, sodass Werkstücke 4 gezielt von der Fördervorrichtung 12 in diese aufgebracht werden können.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Bereitstellen von Werkstücken. Die Ausführungsform unterscheidet sich von der in den 1 bis 4 beschriebenen Vorrichtung im Wesentlichen zum einen dadurch, dass der Roboter 40 ein Linearroboter ist. Zum anderen ist die Werkstückauflage 41 dieser Ausführungsform Bestandteil einer geradlinigen Transportbahn und/oder im Wesentlichen statisch ausgeführt. Eine derartige Werkstückauflage ist jedoch nicht auf die Verwendung eines Linearroboters beschränkt. Ebenso kann beispielsweise ein Roboter verwendet werden, der eine Hauptdrehachse aufweist.
Die beschriebenen Vorrichtungen zum Bereitstellen von Werkstücken sind mögliche Vorrichtungen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber gleichermaßen auch für Vorrichtungen mit anderen Lösungen für den Werkstücktransport geeignet. So kann die die Werkstückauflage der Vorrichtung beispielsweise statisch und beispielsweise Bestandteil eines Vibrationstisches oder einer Rüttelplatte sein. In diesem Fall wäre es beispielsweise möglich, dass sich der Erfassungsbereich 35 zum Erfassen der Position und der Lage von Werkstücken vollständig über die gesamte Werkstückauflage erstreckt.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung der in den 1 bis 4 dargestellten Vorrichtung 1 oder einer vergleichbaren Vorrichtung für die Bereitstellung von Werkstücken 4.
Gemäß Schritt 101 wird im zweiten Erfassungsbereich 35 die Position und die Lage der sich in diesem befindlichen Werkstücke 4 und Fremdteile durch eine nicht näher dargestellte Datenerfassungseinheit, insbesondere einem Computer, erfasst und an die Steuerungseinheit übermittelt. Dabei ist es für die Erfassung unerheblich, ob die Werkstücke 4 den Erfassungsbereich 35 durchlaufen oder in diesem liegen. Da bekannt ist, mit welcher Geschwindigkeit sich die Transportbahn 35 bewegt, sind somit Position und Lage aller Werkstücke 4 und Fremdteile auf der Transportbahn 3 bekannt, die sich zumindest vorübergehend in dem Erfassungsbereich 35 befinden oder befunden haben.
Die nachfolgenden Verfahrensschritte werden von der Steuerungseinheit bzw. von dem von der Steuerungseinheit gesteuerten Roboter 7 durchgeführt.
Gemäß Schritt 102 wird für jedes erfasste Werkstück 4 ein Zeitintervall bestimmt, innerhalb dessen es von der Aufnahmevorrichtung 8 von der Transportbahn 3 aufgenommen werden soll. Dabei ist der früheste Zeitpunkt für die Aufnahme der Eintritt in den Aufnahmebereich 16, 17 in Umlaufrichtung und der späteste Zeitpunkt der Austritt aus dem Aufnahmebereich 16, 17 in Umlaufrichtung. Die Aufnahme eines Werkstücks 4 zu einem Zeitpunkt außerhalb des bestimmten Zeitintervalls wird ausgeschlossen. Weist die Vorrichtung 1 eine statische Werkstückauflage auf, kann die Bestimmung eines Zeitintervalls entfallen.
Als nächstes wird gemäß Schritt 103 ein erstes Werkstück ausgewählt, dessen Abstand zu einer senkrechten Bezugsebene 36 der Ablageposition A in dem Ablagebereich 9 zum Zeitpunkt t_x, der Aufnahme durch die Aufnahmevorrichtung 8, am niedrigsten ist. Dabei wird berechnet, wie lange die Aufnahmevorrichtung 8 benötigt, um zu einem Zeitpunkt t₀ ausgehend von einer Ausgangsposition die Werkstücke 4 zu erreichen, sodass diese von der Transportbahn 3 aufnehmbar sind. Während des Betriebs der Vorrichtung 1 kann die Ausgangsposition beispielsweise an einer Ablageposition A angeordnet sein. Dabei kann t₀ beispielsweise der Zeitpunkt unmittelbar nach Ablage eines zuvor aufgenommenen Werkstücks 4 sein. Der Zeitpunkt t₀ und die Ausgangsposition können aber auch anders (beliebig) gewählt sein. Im Falle einer Betriebsunterbrechung oder einer längeren Wartezeit für den Roboter 7 kann die Ausgangsposition auch eine zu bestimmende Ruheposition sein. Ebenso sind andere Ausgangspositionen denkbar.
Da die Werkstücke 4 an unterschiedlichen Positionen auf der Transportbahn 3 liegen und die Aufnahmevorrichtung 8 somit unterschiedlich lange benötigt, um jedes Werkstück 4 ausgehend von der Ausgangsposition zu erreichen, kann der Zeitpunkt t_x für jedes Werkstück 4 unterschiedlich sein. Dabei wird das Werkstück ausgewählt, das zum Zeitpunkt der Aufnahme durch die Aufnahmevorrichtung 8 den niedrigsten Abstand aufweist, wobei die Abstände auf Grundlage unterschiedlicher Zeitpunkte ermittelt worden sein können. Ebenso kann die Ablageposition A für jedes Werkstück 4 unterschiedlich sein, sodass der Abstand in Bezug auf die jeweilige Ablageposition A eines Werkstücks 4 zu ermitteln ist.
Weist der Roboter 7 eine Hauptdrehachse H auf, erfolgt die Ermittlung des Abstandes, unter Bezugnahme zu 3, indem für jedes Werkstück 4, dessen Position und Lage erfasst wurde und dessen Zeitpunkt t_x innerhalb des jeweiligen Zeitintervalls liegt, in dem es aufgenommen werden kann, ein Winkel α bestimmt wird. Der Winkel α liegt zwischen einer senkrechten Bezugsebene 36, die durch den Mittelpunkt 37 der Ablageposition A und die Hauptdrehachse H verläuft, und einer senkrechten Ebene 38, die durch den Mittelpunkt 39 eines Werkstücks 4 (oder alternativ zu einem beliebigen, von der Datenerfassungseinheit erfassten Punkt des Werkstücks) und die Hauptdrehachse H verläuft. Es wird das Werkstück 4 ausgewählt, dessen Winkel α am kleinsten ist, wobei der Winkel α ein minimaler Winkel zwischen der Bezugsebene 36 und der Ebene 38 ist. Dabei werden Werkstücke 4 berücksichtigt, die sich in Umlaufrichtung sowohl vor als auch hinter der Bezugsebene 36 befinden. Auch ist es unerheblich, ob das Werkstück in dem äußeren Bereich 19 oder dem inneren Bereich 20 liegt. Werkstücke 4, die auf der Transportbahn 3 liegen und für deren Aufnahme bereits in einem vorherigen Verfahrensdurchlauf ein Aufnahmezeitpunkt berechnet wurde, werden nicht erneut berücksichtigt. Im bestmöglichen Fall liegt ein Werkstück 4 mit seinem Mittelpunkt 39 unmittelbar in der Bezugsebene 36. In diesem Fall ist beispielsweise nahezu keine oder überhaupt keine Rotation der Hauptdrehachse H erforderlich, um das Werkstück 4 von der Transportbahn 3 aufzunehmen und zu seiner Ablageposition A zu bringen.
Weist der Roboter keine Hauptdrehachse auf, erfolgt die Auswahl des Werkstücks analog wie in dem vorherigen Absatz beschrieben, mit dem Unterschied, dass die senkrechte Bezugsebene 36 und die senkrechte Ebene 38 nicht durch die Hauptdrehachse H, sondern durch den Krümmungsmittelpunkt M verlaufen.
Ist der Roboter 40, bezugnehmend auf 5, ein Linearroboter und die Werkstückauflage geradlinig und/oder im Wesentlichen statisch ausgebildet, verläuft die senkrechte Bezugsebene 36 durch den Mittelpunkt 37 der Ablageposition A (oder einen anderen beliebigen und zu bestimmenden Punkt). Ist die Werkstückauflage Bestandteil einer Transportvorrichtung mit angetriebener Transportbahn, ist die Bezugsebene 36 zudem orthogonal zur Transportrichtung der Werkstücke 4. Ist die Werkstückauflage im Wesentlichen statisch ausgebildet, verläuft die Bezugsebene 36 durch einen willkürlich zu bestimmenden Bezugspunkt der Werkstückauflage. Für jedes Werkstück 4, dessen Position und Lage erfasst wurde und dessen Zeitpunkt t_x innerhalb des jeweiligen Zeitintervalls liegt, wird eine Strecke S berechnet, die das jeweilige Werkstück 4 mit der Bezugsebene 36 verbindet, wobei die Strecke S orthogonal zu der Bezugsebene 36 gerichtet ist. Es wird das Werkstück 4 ausgewählt, dessen Strecke S am kleinsten ist.
Für das erste Werkstück wird, wieder bezugnehmend auf 6, gemäß Schritt 104, ausgehend von einer Ausgangsposition, eine erste Bahn für die Aufnahmevorrichtung 8 bestimmt, entlang derer das erste Werkstück zu dem Zeitpunkt t_x von der Transportbahn 3 aufgenommen und zu seiner Ablageposition A gebracht werden soll.
Die erste Bahn wird derart bestimmt, dass das erste Werkstück mit einer kurzen Hubbewegung nur so weit angehoben wird, dass es kontaktlos oberhalb der Transportbahn 3, oberhalb der äußeren Begrenzung 10 und zumindest teilweise unterhalb der Höhe von mindestens einem anderen auf der Transportbahn 3 liegenden Werkstück 4 ist. Die sich daran anschließende erste Bahn von der Position der Aufnahme des ersten Werkstücks zu der Ablageposition A ist geradlinig. In Abhängigkeit der Höhe der äußeren Begrenzung 10 kann das Werkstück entlang der geradlinigen Bahn weiter angehoben werden. Somit werden überflüssige Bewegungsabläufe durch ein Anheben eines Werkstücks 4 von der Transportbahn 3 und eine Bewegung während des Anhebens oberhalb der Transportbahn 3, ohne das Werkstück 4 bereits auf direktem Wege zu der Ablageposition zu transportieren, sowie ein Absenken an einer Ablageposition A minimiert.
Im nachfolgenden Schritt 105 wird geprüft bzw. berechnet, ob das erste Werkstück auf seinem Weg entlang der ersten Bahn mit mindestens einem anderen auf der Transportbahn 3 liegenden Werkstück 4 kollidieren würde. Eine Kollision könnte beispielsweise, aber nicht ausschließlich, auftreten, wenn ein in Umlaufrichtung vor dem ersten Werkstück liegendes Werkstück 4 während der Hubbewegung auf dieses auflaufen würde. Auch könnte das erste Werkstück auf dem geradlinigen Weg ein weiter zur Außenkante 31 liegendes Werkstück 4 kreuzen. Ferner kann beispielsweise geprüft werden, ob das erste Werkstück mit anderen Objekten wie Fremdteilen kollidieren würde.
Ist das erste Werkstück entlang der ersten Bahn kollisionsfrei führbar, wird es gemäß Schritt 114 mit der Aufnahmevorrichtung 8 von der Transportbahn 3 aufgenommen und entlang der ersten Bahn zu seiner Ablageposition A gebracht.
Ist das erste Werkstück entlang der ersten Bahn nicht kollisionsfrei führbar, wird eine Aufnahmereihenfolge gebildet, die zumindest das erste Werkstück und das kollidierende Werkstück umfasst. Dabei kann entweder zuerst das kollidierende Werkstück und anschließend das erste Werkstück, oder umgekehrt aufgenommen werden. Würde das erste Werkstück mit mehreren Werkstücken kollidieren, ist es unerheblich, mit welchem dieser Werkstücke die Abfolge einer Aufnahme des jeweiligen kollidierenden Werkstücks und des ersten Werkstücks zuerst bestimmt wird. Vorzugsweise wird die Abfolge mit dem kollidierenden Werkstück zuerst bestimmt, dessen Abstand zur Innenkante 6 der Transportbahn 3 am geringsten ist.
In welcher Abfolge die zwei potentiell kollidierenden Werkstücke aufgenommen werden, hängt davon ab, welche der beiden Abfolgen zu einem Zeitvorteil führt. Eine Abfolge führt dann zu einem Zeitvorteil, wenn die Aufnahme beider Werkstücke eine kürzere kumulierte Aufnahmedauer aufweist, als die der anderen Abfolge. Aus dem Vergleich der kumulierten Aufnahmedauern wird folglich die Aufnahmereihenfolge gebildet.
Es ist möglich, dass das kollidierende Werkstück bei der Aufnahme seinerseits mit einem weiteren Werkstück kollidieren würde. In diesem Fall wird eine Abfolge zwischen diesen beiden Werkstücken bestimmt, sodass das weitere kollidierende Werkstück ebenso Bestandteil der Aufnahmereihenfolge wird, wobei diese dann das erste Werkstück, das kollidierende Werkstück sowie das weitere kollidierende Werkstück umfasst. Dies gilt ebenso für etwaig weitere kollidierende Werkstücke. Auf diese Weise wird eine Aufnahmereihenfolge gebildet, die eine Vielzahl miteinander kollidierender Werkstücke umfassen kann, wobei die Aufnahmereihenfolge derart gebildet wird, dass alle Werkstücke kollisionsfrei und mit der kürzesten kumulierten Aufnahmedauer aufgenommen werden.
Die Bildung der Aufnahmereihenfolge für zwei Werkstücke, die miteinander kollidieren würden, wird im Folgenden am Beispiel des ersten Werkstücks und des kollidierenden Werkstücks beschrieben. Analog gilt dies für den Fall, dass ein kollidierendes Werkstück seinerseits mit einem weiteren Werkstück kollidieren würde. Dann ist das kollidierende Werkstück das Werkstück, das nachfolgend als das „erste Werkstück“ und das weitere Werkstück das Werkstück, das nachfolgend als „kollidierendes Werkstück“ bezeichnet wird.
Unter der Annahme, dass das kollidierende Werkstück zuerst aufgenommen werden soll, wird für dieses in Schritt 106, analog zu Schritt 104, eine Bahn bestimmt, um es von der Transportbahn 3 zu seiner Ablageposition A zu bringen. Zudem wird für das erste Werkstück in Schritt 107 eine neue Bahn, analog zu Schritt 104, berechnet, da das erste Werkstück, sofern es in der Zwischenzeit bewegt wurde, eine veränderte Position aufweist. Wird das erste Werkstück nicht bewegt, wie beispielsweise bei einer statischen Werkstückauflage, kann die neue Bahn mit der ursprünglichen ersten Bahn übereinstimmen. Anschließend wird in Schritt 108 die kumulierte Aufnahmedauer für die Aufnahme des kollidierenden Werkstücks und die anschließende Aufnahme des ersten Werkstücks berechnet.
Unter der Annahme, dass das erste Werkstück zuerst aufgenommen werden soll, wird für dieses in Schritt 109 eine neue Bahn bestimmt, die von der in Schritt 104 bestimmten ersten Bahn abweicht. Die Bahn wird durch die Anpassung der Hubbewegung und/oder durch eine oder mehrere bogenförmige und/oder abknickende Teilstrecken und/oder durch Anpassung der Geschwindigkeit der Aufnahmevorrichtung 8 gebildet. Dabei wird die Bahn derart bestimmt, dass eine Kollision mit dem kollidierenden Werkstück und weiteren auf der Transportbahn 3 liegenden Werkstücken 4 vermieden wird. Anschließend wird in Schritt 110, analog zu Schritt 104, eine Bahn für das kollidierende Werkstück bestimmt, um es von der Transportbahn 3 zu seiner Ablageposition A zu bringen. In Schritt 111 wird die kumulierte Aufnahmedauer für die Aufnahme des ersten Werkstücks, nach der in Schritt 109 bestimmten Bahn, und die anschließende Aufnahme des kollidierenden Werkstücks berechnet.
In Schritt 112 wird die Aufnahmereihenfolge festgelegt, indem die Abfolge ausgewählt wird, die die kürzeste der in den Schritten 108 und 111 bestimmten kumulierten Aufnahmedauern hat. Besteht bereits eine Aufnahmereihenfolge, beispielsweise da mehrere Werkstücke 4 miteinander kollidieren würden, wird die Aufnahmereihenfolge unter Berücksichtigung aller dieser Werkstücke 4 gebildet.
Anschließend wird in Schritt 113, analog zu Schritt 105, geprüft, ob das kollidierende Werkstück entlang seiner Bahn kollisionsfrei führbar ist. Ist das kollidierende Werkstück nicht kollisionsfrei führbar, wird das Verfahren mit Schritt 106 und 109 fortgeführt und bestimmt, ob zunächst das kollidierende Werkstück und danach das mit diesem Werkstück kollidierende Werkstück abzunehmen ist, oder umgekehrt. Auf diese Weise wird die Aufnahmereihenfolge um mindestens ein weiteres Werkstück ergänzt. Um zu verhindern, dass bei einer ungünstigen Konstellation der auf der Transportbahn 3 liegenden Werkstücke 4 eine endlose Kette kollidierender Werkstücke entsteht und in der Folge eine endlose Anzahl Berechnungsschleifen im Verfahren durchlaufen wird, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass höchstens eine bestimmte Anzahl kollidierender Werkstücke berechnet wird. Sobald die bestimmte Anzahl erreicht ist, werden beispielsweise nicht alle berechneten kollidierenden Werkstücke aufgenommen, sondern ausschließlich das erste Werkstück, wobei es beispielsweise derart entlang einer Bahn geführt wird, dass eine Kollision mit anderen Werkstücken vermieden wird, auch wenn dies nicht zeitoptimal wäre. Anschließend würde das Verfahren erneut von Beginn durchlaufen und die bereits durchgeführten Berechnungen für die kollidierenden Werkstücke verworfen werden. Ferner kann eine endlose Anzahl Berechnungsschleifen beispielsweise auch dadurch verhindert werden, dass das erste Werkstück bei zunehmender Anzahl aufzunehmender Werkstücke, die vor diesem aufgenommen werden, bei einer gewissen Anzahl Werkstücke nicht mehr innerhalb seines Zeitintervalls aufnehmbar ist und folglich ein anderes Werkstück 4 als erstes Werkstück ausgewählt wird. Anstatt ausschließlich das erste Werkstück aufzunehmen bzw. ein anderes erstes Werkstück auszuwählen, kann auch derart verfahren werden, dass alle Werkstücke der zuletzt berechneten, ausführbaren Aufnahmereihenfolge aufgenommen werden, auch wenn dies im Hinblick auf die Aufnahme der auf der Transportbahn 3 verbleibenden Werkstücke 4 nicht zeitoptimal ist.
Alle Werkstücke der Aufnahmereihenfolge werden in Schritt 114 von dem Roboter 7 mit der Aufnahmevorrichtung 8 von der Transportbahn 3 aufgenommen und zu ihrer jeweiligen Ablageposition A gebracht, sofern eine Aufnahme innerhalb des jeweilig in Schritt 102 bestimmten Zeitintervalls möglich ist. Andernfalls wird in Schritt 103a das Werkstück ausgewählt, dessen Abstand von der Bezugsebene 36 der Ablageposition A nachfolgend auf den Abstand des ersten Werkstücks am niedrigsten ist und das Verfahren mit Schritt 104 fortgeführt.
Nachdem der Verfahrensdurchlauf beendet wurde, kann das Verfahren erneut durchlaufen werden, wobei dazu noch nicht alle Werkstücke einer Aufnahmereihenfolge aufgenommen worden sein müssen. Werkstücke, deren Aufnahme bereits bestimmt wurde oder die bereits Bestandteil einer Aufnahmereihenfolge sind, werden in einem neuen Verfahrensdurchlauf nicht erneut berücksichtigt.
Die in Schritt 109 bestimmte Bahn kann beispielsweise derart berechnet werden, dass sich die nachfolgenden Bahntypen ergeben:

1) Das Werkstück wird mit einer Hubbewegung angehoben und, sobald es gerade nicht mehr durch die Transportbahn 3 mitgenommen wird, entlang einer geradlinigen Bahn in Richtung seiner Ablageposition A gebracht, wobei das Werkstück dabei weiter angehoben werden kann. Dabei wird die Geschwindigkeit der Aufnahmevorrichtung 8 derart angepasst, dass eine Kollision mit anderen Werkstücken 4 auf der Transportbahn 3 vermieden wird, bis der Abstand des Werkstücks zu der Transportbahn 3 so groß ist, dass es oberhalb anderer Werkstücke 4 führbar ist. Wird bereits durch eine anfängliche Anpassung der Geschwindigkeit eine Kollision mit allen weiteren Werkstücken 4 vermieden, ist ein weiteres Anheben des Werkstücks nicht zwingend erforderlich. Sobald eine Kollision ausgeschlossen ist, wird die Aufnahmevorrichtung wieder auf die größtmögliche Geschwindigkeit beschleunigt.
2) Das Werkstück wird mit einer Hubbewegung angehoben, sodass es gerade nicht mehr durch die Transportbahn 3 mitgenommen wird und anschließend in Richtung seiner Ablageposition A gebracht. Dabei ist die Bahn seitlich um andere Werkstücke 4 herumgeführt, sodass eine Kollision vermieden wird. Dabei wird das Werkstück grundsätzlich nicht weiter angehoben, um über andere Werkstücke 4 geführt zu werden. Jedoch kann ein weiteres Anheben erfolgen, sofern dies aufgrund der Höhe der Ablageposition A oder aufgrund eines Randes der Transportbahn 3 sinnvoll ist.
3) Das Werkstück wird mit einer Hubbewegung angehoben, sodass es gerade nicht mehr durch die Transportbahn 3 mitgenommen wird und anschließend in Richtung seiner Ablageposition A gebracht, wobei das Werkstück dabei weiter angehoben wird. Dabei ist die Bahn um andere Werkstücke 4 seitlich herumgeführt, bis der Abstand des Werkstücks zu der Transportbahn 3 so groß ist, dass es oberhalb anderer Werkstücke 4 führbar ist.
4) Das Werkstück wird mit einer Hubbewegung derart angehoben, dass es oberhalb von anderen Werkstücken 4 geradlinig zu seiner Ablageposition A gebracht werden kann. Sofern auf das Werkstück während der Hubbewegung ein anderes umlaufendes Werkstück auflaufen und beide Werkstücke kollidieren würden, wird das aufgenommene Werkstück solange oberhalb seiner ursprünglichen Bahn in Umlaufrichtung der Transportbahn 3 geführt und dabei angehoben, bis es oberhalb der anderen Werkstücke 4 führbar ist. Andernfalls wird das Werkstück ausschließlich in einer Hubbewegung angehoben.

Selbstverständlich sind ebenso weitere Bahntypen möglich.
Liegen gleichzeitig mehrere verschiedene Werkstücktypen auf der Werkstückauflage, kann beispielsweise durch eine Anforderung eines nachgeschalteten Fertigungsprozesses, für den ein Werkstück eines bestimmten Typs bereitgestellt werden soll, ein solches Werkstück nach den zuvor beschriebenen Auswahlkriterien von der Werkstückauflage aufgenommen werden. Die Anforderung kann auch umfassen, in welchem Ablagebereich das Werkstück abzulegen ist, um es dem Fertigungsprozess zuzuführen. Dabei kann im Rahmen der Datenerfassung vorgesehen sein, dass nicht nur die Position eines Werkstücks und ggf. auch seine Lage, sondern auch der Typ des jeweiligen Werkstücks erkannt wird. Alternativ zu einer Erkennung des Werkstücktyps ist es aber beispielsweise ebenso möglich, dass Werkstücke verschiedener Typen in unterschiedlichen umlaufenden Bereichen auf die Transportbahn aufgelegt werden. Auf die Transportbahn aufgebracht werden können die Werkstücke unterschiedlicher Typen gegebenenfalls durch eine, aber auch durch mehrere Fördervorrichtungen, insbesondere durch jeweils eine Fördervorrichtung pro Werkstücktyp.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Transportvorrichtung
3: Transportbahn
4: Werkstück
5: zentraler Raum
6: Innenkante
7: Roboter
8: Aufnahmevorrichtung
9: Ablagebereich
10: äußere Begrenzung
11: Pfeil
12: Fördervorrichtung
13: Bunker
14: Hebel
15: Antrieb
16: Linie
17: Linie
18: Leitvorrichtung
19: äußerer Bereich
20: innerer Bereich
21: Leitelement
22a: berührendes Werkstück
22b: berührendes Werkstück
23: Wandung
24: Wandung
25: Stab
26: erster Erfassungsbereich
27: Hebel
28a: Kanal
28b: Kanal
29: Hebel
30: Werkstückführung
31: Außenkante
32: konkave Innenfläche
33: fehlerhaftes Werkstück
34: Werkstück
35: zweiter Erfassungsbereich
36: Bezugsebene
37: Mittelpunkt
38: Ebene
39: Mittelpunkt
40: Roboter
41: Werkstückauflage
A: Ablageposition
H: Hauptdrehachse
M: Krümmungsmittelpunkt
S: Strecke
α: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19882978 T1 [0004]
DE 102018116855 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung (1) für die Bereitstellung von Werkstücken (4) mit - einer Werkstückauflage, insbesondere einer Werkstückauflage einer Transportvorrichtung (2) mit einer angetriebenen Transportbahn (3), - mindestens einer Fördervorrichtung (12) zum Aufbringen von Werkstücken (4) auf die Werkstückauflage, - mindestens einer Datenerfassungseinrichtung, die eingerichtet ist, Daten in einem Erfassungsbereich (26, 35) zu erfassen, - mindestens einem eine Aufnahmevorrichtung (8) aufweisenden Roboter (7), der eingerichtet ist, jeweils mindestens eines der Werkstücke (4) von der Werkstückauflage aufzunehmen und in einem von der Werkstückauflage getrennten Ablagebereich (9) für das Werkstück (4) abzulegen, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) erfassen der Position und gegebenenfalls der Lage zumindest jedes im Erfassungsbereich (26, 35) befindlichen Werkstücks (4) über mindestens einen Teil der Breite der Werkstückauflage durch mindestens eine Datenerfassungseinrichtung; b) auswählen eines ersten Werkstücks, dessen Abstand zu einer senkrechten Bezugsebene zu einem bestimmten Zeitpunkt t_x am geringsten ist; c) bestimmen einer ersten Bahn der Aufnahmevorrichtung (8) des Roboters (7), um das erste Werkstück zum Zeitpunkt t_x, ausgehend von einer Ausgangsposition der Aufnahmevorrichtung (8), mit einer Hubbewegung von der Werkstückauflage aufzunehmen und anschließend in einer geradlinigen Bewegung zu der Ablageposition (A) des Werkstücks zu bringen, wobei die Hubbewegung derart kurz ist, dass das erste Werkstück mindestens während eines Abschnitts der geradlinigen Bewegung zumindest teilweise unterhalb der Werkstückhöhe mindestens eines anderen auf der Werkstückauflage liegenden Werkstücks (4) ist; d) prüfen, ob das erste Werkstück auf seinem Weg entlang der ersten Bahn mit mindestens einem anderen Werkstück (4) auf der Werkstückauflage kollidieren würde; e) sofern das erste Werkstück entlang der ersten Bahn kollisionsfrei führbar ist, aufnehmen des ersten Werkstücks mit der Aufnahmevorrichtung (8) von der Werkstückauflage und bewegen der Aufnahmevorrichtung (8) entlang der ersten Bahn zur Ablageposition (A) des ersten Werkstücks; f) sofern das erste Werkstück entlang der ersten Bahn nicht kollisionsfrei führbar ist und mindestens ein anderes Werkstück als kollidierend erkannt wird, i. prüfen, ob ein Zeitvorteil erreicht wird, wenn das kollidierende Werkstück vor dem ersten Werkstück von der Aufnahmevorrichtung (8) von der Werkstückauflage aufgenommen und zu seiner Ablageposition (A) gebracht wird; ii. wenn ein Zeitvorteil erreicht wird, aufnehmen des kollidierenden Werkstücks vor dem ersten Werkstück mit der Aufnahmevorrichtung (8) von der Werkstückauflage und bewegen der Aufnahmevorrichtung (8) entlang einer vorbestimmten Bahn zur Ablageposition (A) des kollidierenden Werkstücks; oder iii. wenn ein Zeitvorteil nicht erreicht wird, aufnehmen des ersten Werkstücks vor dem kollidierenden Werkstück mit der Aufnahmevorrichtung (8) von der Werkstückauflage und bewegen der Aufnahmevorrichtung (8) entlang einer Bahn zu seiner Ablageposition (A), die so angepasst ist, dass eine Kollision mit einem Werkstück vermieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für ein kollidierendes Werkstück eine Bahn nach Schritt c) bestimmt und geprüft wird, ob das Werkstück entlang dieser Bahn mit anderen Werkstücken (4) kollidieren würde und, sofern das kollidierende Werkstück entlang dieser Bahn nicht kollisionsfrei führbar ist, eine Aufnahmereihenfolge nach Schritt f) bestimmt wird, wobei die Aufnahmereihenfolge eine Vielzahl miteinander kollidierender Werkstücke umfassen kann und derart gebildet ist, dass die kürzeste kumulierte Aufnahmedauer für alle Werkstücke der Aufnahmereihenfolge erzielbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Schritt f) iii) eine Kollision des ersten Werkstücks mit anderen Werkstücken (4) vermieden wird, indem eine Bahn des ersten Werkstücks auf eine oder mehrere der folgenden Weisen angepasst ist: a. Verlängerung der Hubbewegung, insbesondere indem ein Werkstück über die Werkstückhöhe mindestens eines anderen auf der Werkstückauflage liegenden Werkstücks (4) gehoben wird; b. Führung der Bahn entlang einer oder mehrerer bogenförmiger und/oder abknickender Teilstrecken, insbesondere sodass andere Werkstücke (4) zumindest teilweise seitlich umfahren werden können; oder c. Anpassung der Geschwindigkeit der Aufnahmevorrichtung (8), insbesondere temporäre Verringerung der Geschwindigkeit oder temporäres Anhalten der Bewegung.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) von der Datenerfassungseinrichtung erfasst wird, ob ein, zwei oder mehrere Werkstücke auf der Werkstückauflage ungünstig liegen und ein Leitelement, eine Umpositioniereinrichtung und/oder eine Abführeinrichtung der Vorrichtung gesteuert werden, um Position und/oder Lage eines oder mehrerer dieser Werkstücke zu verändern oder von der Werkstückauflage abzuführen.