DE19510856A1 - Automatic dismantling element for electric and electronic devices e.g. of automobiles - Google Patents

Automatic dismantling element for electric and electronic devices e.g. of automobiles

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DE19510856A1 DE1995110856 DE19510856A DE19510856A1 DE 19510856 A1 DE19510856 A1 DE 19510856A1 DE 1995110856 DE1995110856 DE 1995110856 DE 19510856 A DE19510856 A DE 19510856A DE 19510856 A1 DE19510856 A1 DE 19510856A1
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Abstract

The element is used to dismantle devices using transport, robotic, manual, tool storage, tool exchange, control, image recognition and image processing techniques. The dismantling is automatically carried out, wherein the electric and electronic devices are successively fitted into a dismantling element and are identified using a diagnostic sensor (2). A dismantling program for the dismantling robot (4) and for the handling device (3), corresponding to the identification, is activated. The handling device (3) fixes the electric and electronic devices to a device surface which does not hinder the dismantling. The robot (3) positions the devices. The dismantling robot (3) removes predetermined parts and components and uses sensors and image processing to automatically correct deviations from the programmed target position. Small deviations in the spatial position of the parts are equalised. As a result of missing parts, dismantling steps which are not necessary are passed over. On faulty attempts to release connections, the connection in question is forcibly broken. The removed parts are placed away from the dismantling element. The dismantling process ends when the fixed device surface is free and this surface is removed from the dismantling element.

Description

Hersteller und Händler von Elektro- und Elektronikgeräten stehen zunehmend vor der Aufgabe, ausgediente Geräte zurückzu­ nehmen. Dies erfolgt mit dem Ziel der Vermeidung von Elektronikschrott, bzw. einer umweltverträglichen stofflichen Verwertung und Teilewiederverwendung sowie der ordnungsgemäßen Entsorgung nicht verwertbarer Teile und Rückstände.Manufacturer and trader of electrical and electronic equipment are increasingly faced with the task of returning old devices to take. This is done with the aim of avoiding Electronic waste, or an environmentally compatible material Recycling and parts reuse as well as proper Disposal of unusable parts and residues.

Wegen der stark ausgeprägten Heterogenität der Produkte und einer bisher völlig ungeordneten Produktrückführung sind die zu demontierenden Seriengrößen gering, die Demontageverfahren überwiegend manuell oder in geringem Maße mechanisiert. Eine häufig anzutreffende Demontagestrategie ist die manuelle Vordermontage von Schad- und Wertstoffen und eventuell von noch wiederverwertbaren Bauteilen mit einem anschließenden Schreddern des Restgerätes.Because of the pronounced heterogeneity of the products and a previously completely unordered product return are too disassembling series sizes small, the disassembly procedure mostly mechanized or mechanized to a small extent. A The common disassembly strategy is the manual one Front assembly of harmful and valuable materials and possibly still recyclable components with a subsequent Shredding the rest of the device.

Der Einsatz von Industrierobotern ist bisher auf die Demontage bestimmter Herstellertypen beschränkt und wird von einem Vollzug der Produktion in umgekehrte Richtung bestimmt. So wird in der DE-OS 42 39 642 eine Anlage zur automatischen Entstückung von mit elektronischen Bauelementen bestückten Leiterplatte beschrieben. Die Anlage verfügt über ein Identifikationssystem für die Bauelemente (optischer Sensor, Bildverarbeitung) und eine Entnahmevorrichtung. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß jedes Bauelement identifiziert werden muß. Weiterhin ist das System bezüglich der Entnahme­ technologie hochspezialisiert.The use of industrial robots has so far been on dismantling certain manufacturer types and is limited by one Completion of production in reverse direction determined. So will in DE-OS 42 39 642 a system for automatic Detachment of electronic components PCB described. The facility has a Identification system for the components (optical sensor, Image processing) and a removal device. The disadvantage this solution is that each component is identified must become. Furthermore, the system is related to the withdrawal technology highly specialized.

Einen Ansatz für eine zum Teil automatisierte Demontage von Kraftfahrzeugen liefert die DE-OS 43 20 949, indem das Problem der Demontage unterschiedlichster Personenkraftwagen durch das Einbringen der PKW in einen Demontagerahmen vorgeschlagen wird. Dieser Rahmen gestattet eine unterschiedliche Positionierung der PKW und den Transport entlang der Demontagelinie. Eine Codierung im Rahmen dient zur Identifizierung des PKW-Typs und damit zur Ansteuerung der Demontagetechnik. Der Nachteil dieser Demontagetechnologie besteht sicher darin, daß sie technologisch aufwendig und damit kostenintensiv ist, was bei der Vielzahl der zu demontierenden Baugruppen durchaus noch gerechtfertigt sein mag. Dieses Prinzip wäre für die Demontage von Elektro- und Elektronikgeräten jedoch zu teuer und löst die gemeinhin auftretende Probleme bei der Demontage von Elektro- und Elektronikgeräten nicht, nämlich das Lösen unterschiedlichster Gehäuseverschraubungen, stark korrodierte Teile oder auch mechanische Beschädigungen.An approach for a partially automated dismantling of DE-OS 43 20 949 delivers motor vehicles by solving the problem the dismantling of different passenger cars by the Introducing the car into a dismantling frame is proposed. This frame allows different positioning the car and transportation along the dismantling line. A Coding in the frame serves to identify the car type and  thus to control the dismantling technology. The disadvantage of this Disassembly technology is sure to be that What is technologically complex and therefore costly is what the large number of modules to be dismantled may be justified. This principle would be for the disassembly of electrical and However, electronic devices are too expensive and commonly solve them Problems occurring when dismantling electrical and Not electronic devices, namely the loosening of different Screwed housings, heavily corroded parts or mechanical damage.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Elektro- und Elektronikgeräte unterschiedlichster Hersteller und Art kostengünstig zu demontieren.It is an object of the invention to electrical and electronic equipment different manufacturers and types inexpensively disassemble.

Die Aufgabe wird mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des Anspruchs 1 und 8 gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen und Anwendungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The task is with the features of the invention Claims 1 and 8 solved, advantageous embodiments and Applications are the subject of the subclaims.

Erfindungsgemäß erfolgt die Demontage von Elektro- und Elektronikgeräten in einer Demontagezelle automatisch. Dazu verfügt die Demontagezelle über Transport-, Roboter-, Handhabungs-, Werkzeugwechsel-, Steuerungs-, Bilderkennungs- und Bildverarbeitungsausrüstungen, die erfindungsgemäß auf die Elektro- und Elektronikgeräte einwirken. Die Elektro- und Elektronikgeräte werden nacheinander in eine Demontagezelle eingeschleust und hier mittels einer Diagnosesensorik identifiziert. Ein der Identifikation entsprechendes Demontage­ programm für den Demontageroboter und für die Handhabungs­ einrichtung wird aktiviert, wobei die Elektro- und Elektronikgeräte durch die Handhabungseinrichtung an einer, die Demontage nicht behindernden Gerätefläche fixiert und gegenüber dem Demontageroboter positioniert werden, der Demontageroboter die vorgegebenen Teile und Bauelemente entfernt und dabei mittels einer Sensorik und Bildverarbeitung selbständig Abweichungen vom programmierten Sollzustand derart korrigiert, daß gering abweichende Raumlagen zu demontierender Teile und Bauelemente ausgeglichen werden, infolge des Fehlens von Demontageteilen nicht notwendige Demontageschritte übersprungen werden und bei Fehlversuchen zum Lösen von Verbindungen eine gewaltsame Zerstörung der betreffenden Verbindung erfolgt. Die entfernten Teile und Bauelemente werden über ein Förderelement aus der Demontagezelle ausgeschleust und der Demontagevorgang mit der Freigabe der fixierten Gerätefläche durch die Handhabungseinrichtung und der Entfernung dieser Fläche aus der Demontagezelle abgeschlossen.According to the disassembly of electrical and Electronic devices in a disassembly cell automatically. To does the disassembly cell have transport, robot, Handling, tool change, control, image recognition and image processing equipment which according to the invention is based on the Electrical and electronic devices act. The electrical and Electronic devices are successively placed in a disassembly cell introduced and here by means of diagnostic sensors identified. Disassembly according to identification program for the dismantling robot and for handling device is activated, the electrical and Electronic devices through the handling device at one that Dismantling non-obstructing device surface fixed and opposite the disassembly robot are positioned, the disassembly robot the specified parts and components removed while doing so  independently by means of sensors and image processing Corrected deviations from the programmed target state in such a way that slightly different spatial positions to be dismantled parts and Components are balanced due to the lack of Disassembly parts skipped unnecessary disassembly steps and a failed attempt to loosen connections the connection in question is violently destroyed. The removed parts and components are placed on a conveyor removed from the disassembly cell and the disassembly process with the release of the fixed device area by the Handling device and the removal of this area from the Disassembly cell completed.

Die Fixierung der Elektro- und Elektronikgeräte durch die Handhabungseinrichtung an einer, die Demontage nicht behindernden Gerätefläche kann erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zur Lageerkennung für die Elektro- und Elektronikgeräte unterstützt werden.The fixation of the electrical and electronic devices by the Handling device on one, disassembly not hindering device surface can according to the invention by Device for position detection for electrical and Electronic devices are supported.

Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist das sichere Erkennen des Gerätetyps vor dem Eintritt in das Arbeitsfeld von Handhabungseinrichtung und Demontageroboter. Zu diesem Zweck werden die Werkstückträger auf der zuführenden Förderkomponente, die dazu dient, die zu demontierenden Geräte für die Zelle mit bekannter Position und Orientierung bereitzustellen, mit Barcodes versehen. Bei der Bestückung der Werkstückträger, werden diesen Barcodes Gerätehersteller und -typ zugeordnet und rechentechnisch erfaßt. Beim Einfahren des Gerätes in die Zelle werden der Barcode mittels eines Barcodelesegerätes abgetastet und wie bereits beschrieben, die entsprechenden Demontageprogramme aktiviert. Die Zuordnung der Gerätehersteller und -typen zu den Barcodes erfolgt bei älteren Geräten manuell und bei neueren, die bereits eine maschinell lesbare Kennung aufweisen, durch entsprechende Lesegeräte. This is of particular importance for the invention Recognize the device type before entering the work area of Handling device and dismantling robot. For this purpose, the workpiece carriers are fed to the Conveyor component that serves to disassemble the devices for the cell with known position and orientation provide with barcodes. When assembling the Workpiece carriers, these barcodes become device manufacturers assigned and type and computed. When retracting the The barcode is entered into the cell using a Barcode reader scanned and as already described, the corresponding disassembly programs activated. The assignment of the Device manufacturers and types for the barcodes are used for older ones Devices manually and with newer ones that already have a machine have a readable identifier by means of appropriate readers.  

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, auf die Barcodes zu verzichten und unmittelbar die maschinell lesbare Kennung zum Ausgangssignal für die Aktivierung der Demontageprogramme zu nutzen.In a further embodiment of the invention it is provided that Dispense with barcodes and immediately the machine-readable Identifier for the output signal for the activation of the Use disassembly programs.

Weiterhin ist erfindungswesentlich das Verschachteln der Steuerprogramme für den Demontageroboter und die Handhabungseinrichtung bestehend aus an sich bekannter Hard- und Software zum Betrieb und zur Positionierung eines Roboters und von Handhabungstechnik und der typenspezifischen Programme zur Demontage von Elektro- und Elektronikgeräten durch diese einerseits und von zusätzlichen Programmen zum alternativen, insbesondere auch zerstörenden Werkzeugeinsatz.Furthermore, the nesting of the Control programs for the dismantling robot and Handling device consisting of hardware and known per se Software for operating and positioning a robot and of handling technology and the type-specific programs for Disassembly of electrical and electronic devices by this on the one hand and from additional programs to the alternative, especially destructive tool use.

Erfindungsgemäß erfolgt ein zerstörender Werkzeugeinsatz für folgende Zwecke:According to the invention, a destructive tool is used for following purposes:

  • - Korrodierte, falsch montierte, überdrehte und beschädigte Verbindungselemente werden erkannt (durch Bildverarbeitung und/oder festgestellte Wirkungslosigkeit eingesetzter Werkzeuge), worauf mit Hilfe von Bohrern, Sägen, Fräsern oder Zangen zerstörend demontiert wird, einmal indem das Verbindungselement selbst zerstört wird oder auch indem die Verbindungsstelle bspw. ausgeschnitten oder ausgesägt wird.- Corroded, incorrectly assembled, over-tightened and damaged Fasteners are recognized (through image processing and / or determined ineffectiveness Tools), whereupon with the help of drills, saws, milling cutters or disassembling pliers, once by doing that Connecting element itself is destroyed or by the Connection point is cut or sawed out, for example.
  • - Gehäuse werden von vornherein mittels zerstörender Werkzeuge aufgetrennt, wenn so ein optimaler Werkzeugzugriff bei der Demontage des "Innenlebens" erreicht werden kann. Die Demontagetechnologie weicht hier vollständig von der Rückverfolgung der Montage ab.- Housing are destroyed from the outset using destructive tools disconnected if such an optimal tool access at the Disassembly of the "inner life" can be achieved. The Disassembly technology differs completely from that Tracing the assembly from.

Mit dem Ziel, auch wenig demontagefreundliche Elektro- und Elektronikgeräte mit der erfindungsgemäßen Zelle zerlegen zu können, sieht die Erfindung vor, daß während der Demontage die Handhabungseinrichtung die fixierte Gerätefläche wechselt. With the aim of also less dismantling-friendly electrical and Disassemble electronic devices with the cell according to the invention can, the invention provides that during disassembly the handling device changes the fixed device area.  

Am Beispiel der Demontage eines Fernsehgerätes wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigtTaking the dismantling of a television set as an example, the Invention explained in more detail below. It shows

Fig. 1 den schematischen Aufbau der Demontagezelle
bestehend aus zuführendem Montageförderer 1, Diagnosesen­ sorik 2, Handhabungseinrichtung 3, Demontageroboter 4, Werkzeugspeicher- und Werkzeugwechseleinrichtung 5, Steuerzentrale 6 und abführendem Gurtförderer 7. Fig. 1 shows the schematic structure of the disassembly cell
Consisting of feeding assembly conveyor 1 , diagnostics sensor 2 , handling device 3 , dismantling robot 4 , tool storage and tool changing device 5 , control center 6 and discharging belt conveyor 7 .

Das zu demontierende Fernsehgerät wird, nachdem es vom Barcodelesegerät 2 identifiziert worden ist, über den Montageförderer 1 in die Zelle eingeschleust und durch die Handhabungseinrichtung 3 für den Demontageroboter 4 fixiert. Da bei Fernsehgeräten die Bildröhre das tragende Bauteil darstellt, wird zur Handhabung ein Sauggreifer eingesetzt, der das zu demontierende Gerät an der Bildröhre auf der Bildschirmseite aufnimmt. Der Demontageroboter führt dann folgende Arbeitsschritte aus, wobei der Begriff Demontage immer alternativ Lösen von Verbindungen usw. oder Zerstören der Verbindungen bedeutet:The television set to be dismantled, after it has been identified by the barcode reading device 2 , is introduced into the cell via the assembly conveyor 1 and fixed by the handling device 3 for the dismantling robot 4 . Since the picture tube is the supporting component in television sets, a suction gripper is used for handling, which picks up the device to be dismantled on the picture tube on the screen side. The dismantling robot then carries out the following work steps, the term dismantling always alternatively meaning loosening connections etc. or destroying the connections:

  • - Demontage der Gehäuseschrauben und der Gehäuserückwand;- Disassembly of the housing screws and the rear wall of the housing;
  • - Demontage der innenliegenden Bauteile wie Kabelbaum, Leiterplatten, Kondensatoren, Bedieneinrichtungen, Lautsprecher;- disassembly of the internal components such as wiring harness, PCBs, capacitors, control devices, Speaker;
  • - Demontage der Bildröhre durch Entfernen des Hochspannungsanschlusses, Belüften der Röhre, Demontage von Ablenkeinheit, Maske, Spann- und Maskenrahmen.- Disassembly of the picture tube by removing the High voltage connection, ventilation of the tube, disassembly of Deflection unit, mask, clamping and mask frame.

Demontierte Teile werden zwischen den einzelnen Arbeitsschritten auf dem Gurtförderer 7 abgelegt und aus der Zelle ausgeschleust. Dismantled parts are placed on the belt conveyor 7 between the individual work steps and removed from the cell.

Neben der erfindungsgemäßen Fixierung der Fernsehgeräte an der Bildröhre während der Demontage, erfolgt gegenüber bisherigen manuellen Fernsehdemontagen, wo die Entlüftung der Bildröhre wegen der Implosionsgefahr der erste Demontageschritt war, diese erst nach der Demontage des Gehäuses und der Elektronik, also unmittelbar vor dem Ausstoß der Bildröhre aus der Demontagezelle.In addition to the fixation of the television sets to the Picture tube during disassembly, compared to previous ones manual television disassembly where the venting of the picture tube was the first dismantling step because of the risk of implosion, this only after dismantling the housing and the electronics, that is, immediately before the picture tube is ejected from the Disassembly cell.

Claims (8)

1. Demontagezelle für Elektro- und Elektronikgeräte unter Nutzung von Transport-, Roboter-, Handhabungs-, Werkzeugspeicher, Werkzeugwechsel-, Steuerungs-, Bilderkennungs- und Bildverarbeitungstechniken, dadurch gekennzeichnet, daß die Demontage automatisch erfolgt, indem die Elektro- und Elektronikgeräte nacheinander in eine Demontagezelle eingeschleust und hier mittels einer Diagnosesensorik (2) identifiziert werden, ein der Identifikation entsprechendes Demontageprogramm für den Demontageroboter (4) und für die Handhabungseinrichtung (3) aktiviert wird, wobei die Elektro- und Elektronikgeräte durch die Handhabungseinrichtung (3) an einer, die Demontage nicht behindernden Gerätefläche fixiert und gegenüber dem Demontageroboter (4) positioniert werden, der Demontageroboter (4) die vorgegebenen Teile und Bauelemente entfernt und dabei mittels einer Sensorik und Bildverarbeitung selbständig Abweichungen vom programmierten Sollzustand derart korrigiert, daß gering abweichende Raumlagen zu demontierender Teile und Bauelemente ausgeglichen werden, infolge des Fehlens von Demontageteilen nicht notwendige Demontageschritte übersprungen werden und bei Fehlversuchen zum Lösen von Verbindungen eine gewaltsame Zerstörung der betreffenden Verbindung erfolgt, die entfernten Teile und Bauelemente außerhalb der Demontagezelle abgelegt werden und der Demontagevorgang mit der Freigabe der fixierten Gerätefläche durch die Handhabungseinrichtung (3) und der Entfernung dieser Fläche aus der Demontagezelle abschließt. 1. Disassembly cell for electrical and electronic equipment using transport, robot, handling, tool storage, tool change, control, image recognition and image processing techniques, characterized in that the disassembly is carried out automatically by the electrical and electronic equipment in succession a disassembly cell is inserted and identified here by means of a diagnostic sensor system ( 2 ), a disassembly program corresponding to the identification is activated for the disassembly robot ( 4 ) and for the handling device ( 3 ), the electrical and electronic devices being operated by the handling device ( 3 ) on one, the disassembly of the non-obstructing device surface is fixed and positioned in relation to the disassembly robot ( 4 ), the disassembly robot ( 4 ) removes the specified parts and components and thereby independently corrects deviations from the programmed target state by means of sensors and image processing in such a way that slight deviating spatial positions for parts and components to be dismantled are compensated for, unnecessary dismantling steps are skipped as a result of the lack of dismantling parts and if attempts to loosen connections are violently destroyed, the removed parts and components are placed outside the dismantling cell and the dismantling process is carried out with the Release of the fixed device area by the handling device ( 3 ) and the removal of this area from the disassembly cell. 2. Demontagezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung der Elektro- und Elektronikgeräte durch die Handhabungseinrichtung (3) an einer, die Demontage nicht behindernden Gerätefläche durch eine Einrichtung zur Lage­ erkennung für die Elektro- und Elektronikgeräte unterstützt wird.2. Disassembly cell according to claim 1, characterized in that the fixation of the electrical and electronic devices by the handling device ( 3 ) on a, the disassembly non-obstructing device surface is supported by a device for position detection for the electrical and electronic devices. 3. Demontagezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosesensorik (2) ein Lesegerät für auf einem Werkstückträger aufgebrachte Barcodes ist, das vor dem Wirkungsbereich des Demontageroboters (4) und der Handhabungseinrichtung (3) angeordnet ist.3. Disassembly cell according to claim 1, characterized in that the diagnostic sensor system ( 2 ) is a reader for bar codes applied to a workpiece carrier, which is arranged in front of the effective area of the disassembly robot ( 4 ) and the handling device ( 3 ). 4. Demontagezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben an sich bekannter Hard- und Software zum Betrieb und zur Positionierung eines Roboters und von Handhabungstechnik in einer Steuerzentrale (6) typenspezifische Programme zur Demontage von Elektro- und Elektronikgeräten angeordnet sind, die die Handhabungseinrichtung (3), den Demontageroboter (4) und deren Zusammenwirken typenspezifisch steuern, und die Steuerzentrale (6) zusätzlich Programme zum alternativen, insbesondere auch zerstörenden Werkzeugeinsatz enthält, die typenspezifische Programmteile bei Störungen ersetzen.4. Disassembly cell according to claim 1, characterized in that in addition to known hardware and software for operating and positioning a robot and handling technology in a control center ( 6 ) type-specific programs for disassembling electrical and electronic equipment are arranged, which the handling device ( 3 ), control the dismantling robot ( 4 ) and their interaction in a type-specific manner, and the control center ( 6 ) additionally contains programs for alternative, in particular also destructive, use of tools, which replace type-specific program parts in the event of faults. 5. Demontagezelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zerstörender Werkzeugeinsatz für korrodierte, falsch montierte, überdrehte und beschädigte Verbindungselemente erfolgt, indem das Verbindungselement selbst zerstört wird oder indem die Verbindungsstelle ausgeschnitten oder ausgesägt wird. 5. disassembly cell according to claim 4, characterized in that a destructive tool insert for corroded, wrong assembled, over-tightened and damaged fasteners takes place by the connecting element itself being destroyed or by cutting or sawing out the connection point.   6. Demontagezelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Elektro- und Elektronikgerätegehäuse von vornherein mittels zerstörender Werkzeuge aufgetrennt werden, wenn so ein optimaler Werkzeugzugriff bei der Demontage innenliegender Teile und Bauelemente erreicht wird.6. disassembly cell according to claim 4, characterized in that Electrical and electronic device housing from the outset by means of destructive tools are unraveled if such a optimal tool access when disassembling internal Parts and components is achieved. 7. Demontagezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Demontage von Fernsehgeräten oder Monitoren nach der Identifikation die Bildröhre mittels eines Sauggreifers der Handhabungseinrichtung (3) fixiert und gegenüber dem Demontageroboter (4) positioniert wird und das Entlüften der Bildröhre erst nach der Demontage des Gehäuses und der Elektronik unmittelbar vor dem Ausstoß der Bildröhre aus der Demontagezelle erfolgt.7. Disassembly cell according to claim 1, characterized in that when disassembling television sets or monitors after identification, the picture tube is fixed by means of a suction gripper of the handling device ( 3 ) and positioned relative to the dismantling robot ( 4 ) and the venting of the picture tube only after the disassembly the housing and the electronics immediately before the picture tube is ejected from the disassembly cell. 8. Demontagezelle in Abänderung von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungseinrichtung (3) die fixierte Gerätefläche während der Demontage wechselt.8. disassembly cell in modification of claim 1, characterized in that the handling device ( 3 ) changes the fixed device surface during the disassembly.
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