DE19541880A1

DE19541880A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Entnehmen von Teilen mit stationären Roboter- oder Handlingsystemen von bewegten Teilträgern mittels Greifer

Info

Publication number: DE19541880A1
Application number: DE1995141880
Authority: DE
Inventors: Otto Leiritz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 1997-05-15

Description

Die Erfindung verkürzt selbst bei Erreichen der Position "Form offen" die Zykluszeit und erhöht damit die Fertigungsleistung. Die Vorrichtung kann im wesentlichen aus einer Greiferzwischenbaugruppe bestehen, die als Modul zwischen Greifer und Bewegungssystem installiert wird, so daß nicht für jeden Greifer ein neues Modul erstellt werden muß. In Spezialfällen kann ein neues Modul nötig sein. Die einzelnen Elemente die diese Erfindung kennzeichnen können aber auch am Greifer befestigst sein und sind so ebenfallfs Bestandteil dieses Patents. Durch diese Anordnung kann der Abstand zwischen Greiferaufnahmeelementen und Werkstück ermittelt werden. Bereits bestehende Entnahmesysteme sind als Linearachsroboter mit Abstandmessung vom Greiferebene zur Handflanschebene realisiert.

Gemäß Fig. 1 kann der Aufbau folgendermaßen gestaltet sein:

- Am Handling- bzw. Robotersystemhandflansch 1 wird entweder mit Hilfe einer Robotersicherung 2 die Verbindung des Führungssystems (bestehend aus Führungsbahn 3 und Führung 6) mit dem Handling- bzw. Robotersystemhandflansch ermöglicht oder das Führungssystem 3 und 6 wird direkt befestigt.
Die Führung wird mit Hilfe eines Pneumatikzylinders 4 mit einer über den Druck einstellbaren Kraft in die Grundstellung gedrückt, wobei die Kraftrichtung und die Bewegungsrichtung der Führung möglichst so sind, daß beim Anfahren des Greifersystems 8; 9; 10; 11; 12 (zukünftig nur als Greifer benannt) auf das Werkstück, der Greifer mit der eingestellten Kraft ausweichen kann, und dadurch die notwendige Regelabweichung für die Vorschubsteuerung entsteht.
- Fährt der Greifer nun gegen das Werkstück, so kann mit Hilfe der Abstandsmeßeinrichtung 7 (z. B. analoger Sonarmeßkopf) der Abstand gemessen werden und durch die Abweichung die Geschwindigkeit angepaßt werden. Um gut Regeln zu können, ist es vorteilhaft den Regelsollwert in die Mitte des Führungsverfahrweges zu legen.
- Sobald die Greiferelemente nun am Werkstück sind kann das Werkstück aufgenommen werden. Der bei Spritzgußmaschinen notwendige Auswerferhub wird ebenfalls leicht kompensiert, wenn der relative Greiferhub vorteilhafterweise (nicht zwingend erforderlich) ein vielfaches des Auswerferweges ist. Damit minimieren sich die Anforderungen an die Steuerung des Entnahmesystems.
- Um nach der Entnahme mit einem starren (oder stark vorgespannten) Greifer fahren zu können, kann bei Führung 3 und 6 entweder durch einen Sperrstift blockiert oder durch einen höheren Druck versteift werden.
- An dem Greifer ist auch eine Greiferoptimierung dargestellt, die beispielsweise mit Hilfe der Schwenkarme 11 und Schwenkzylinder 10 realisiert werden kann. Die angedeuteten Sauger sind als Werkstückaufnahmebeispiel dargestellt.

Der Arbeitsablauf sieht folgendermaßen aus:

1. Form öffnen starten
2. Form ist greiferbreit geöffnet
3. Greifer in den Formfreiraum eintauchen
4. Ist ein Hindernis vorhanden (ja=weiter; nein=Schritt 8)
5. Eintauchen bis Hindernis
6. Spalt ist zwischen Hindernis und starrer Form greiferbreit
7. weiter bei Schritt 3
8. Greiferarme bei Bedarf ausschwenken und der Form nachführen
9. wenn Greifer auf Werkstückhöhe Greifer gegen Werkstück fahren
10. Greifer dem Werkstück nachführen bis Abstand o.k. und Relativposition beibehalten
11. Wenn Greiferarme ausgeklappt, dann Werkstück aufnehmen (z. B. durch Sauger)
12. Wenn Teil aufgenommen o.k. Greifer und Werkstück aus der Form fahren
13. Signal "Form schließen" senden
14. Wenn Teil verloren oder Kolosionsüberwachung aktiviert "Form schließen" unterbrechen
15. Wenn Form geschlossen ⇒ Entnahme fertig
16. Werkstück dem nächsten Schritt zuführen

Realisierung der einzelnen Schritt am Beispiel einer Spritzgußmaschine für Stoßfänger

zu Schritt 1
Die Spritzgußmaschine startet den Entnahmevorgang durch senden des Signals "Form öffnen".

zu Schritt 2
Die Spritzgußmaschine gibt an die Steuerung des Handling- bzw. Robotersystems (künftig als "H+R Sys" abgekürzt) das Signal "Form ist Greiferbreit geöffnet (der Wert bzw. der Zeitpunkt muß abhängig vom verwendeten Greifer geändert werden.

zu Schritt 3
Das H+R Sys taucht nun in den entstandenen Formfreiraum ein, bei Stoßfängern sind die seitlichen Schenkel oft sehr lang, so daß diese ebenfalls mit einem Sauger aufgenommen werden. Dieser ist, um beim Herausfahren einen sicheren Halt zu gewährleisten, möglichst weit vorne angebracht und macht dadurch den Greifer sehr breit. Schwenkt man aber diese Arme des Greifers nach oben, so kann man bereits nach ca. 250 mm in den Formfreiraum einfahren (sonst erheblich später ca. 600 mm).

zu Schritt 4
Durch den Aufbau der Form kann das H+R Sys oft nur einen bestimmten Weg eintauchen z. B. 400 mm bis eine Formnase beginnt. Ist jedoch kein Hindernis vorhanden so taucht der Greifer bis zur Aufnahmehöhe in den Spalt ein, der Ablauf geht dann bei Schritt 8 weiter.

zu Schritt 5
Es wird nach Möglichkeit mit einer Geschwindigkeit in den Formfreiraum eingefahren, die ein Erreichen des Zwischenpunktes kurz nach Freigabe des nächsten Eintauchvorganges ermöglicht. Dadurch kann ohne Stillstand weiter in den Formfreiraum eingetaucht werden. Wird dieser Punkt jedoch vorher erreicht, so muß das H+R Sys auf dieser Position warten.

zu Schritt 6
Ist nun die Form so weit geöffnet das zwischen Formnase und starren Form eingetaucht werden kann, so taucht das H+R Sys weiter in die Form ein.

zu Schritt 7
Sollten nun weiter Formnasen vorhanden sein, wird das Programm am Schritt 3 mit neuen Werten fortgeführt.

zu Schritt 8
Diese Position erlaubt nun das Schwenken der Greiferarme in Aufnahmestellung und während des Eintauchens kann mit dem Nachfahren des Formteils mit dessen Geschwindigkeit begonnen werden (wenn es die geometrischen Voraussetzungen erfüllt sind und keine Kollosionsgefahr besteht.

zu Schritt 9
Ist der Greifer auf Aufnahmehöhe, so fährt er durch Erhöhung der Geschwindigkeit auf das Werkstück.

zu Schritt 10
Mit Hilfe der Abstandsmeßeinrichtung kann das H+R Sys den Vorschub regeln. Eine analoge Regelung ist einer digitalen Signalgebung überlegen doch auch kostenintensiver. Um eine gute Regelung zu gewährleisten ist eine Regelabweichung vorteilhaft, was hier eine Wegdifferenz bedeutet. Sie kann durch Pneumatikzylinder oder sonstige Einrichtungen erreicht werden.

zu Schritt 11
Sind die Schwenkarme des Greifers auf Position, so wird das Werkstück aufgenommen (z. B. durch Sauger).

zu Schritt 12
Über die Rückmeldung der Aufnahmeeinrichtung "Teil vorhanden" kann das H+R Sys ein Signal an die Spritzgußmaschine senden um den Formöffnungshub vorzeitig zu beenden. Das System selbst fängt sofort an so schnell wie möglich aus der Form zu fahren, in dem es zuerst so weit wie nötig zurück und dann nach oben fährt.

zu Schritt 13
Während der Bewegung nach oben kann das H+R Sys an die Spritzgußmaschine das Signal "Form schließen" senden, damit durch das vorzeitige Schließen die Zykluszeit nochmals verkürzt wird.

zu Schritt 14
Das H+R Sys überwacht ab der Werkstückaufnahme das vorhanden sein des Werkstücks und über eine Kollisionsüberwachung am Greiferarm ob der Greifer oder das Werkstück angefahren sind. Sollte hier ein Fehler auftreten so wird das Signal "Form schließen" sofort über Alarmbearbeitung weggenommen und diesen Vorgang abzubrechen und Schaden zu vermeiden.

zu Schritt 15
Ist das Teil nun entnommen und die Spritzgußmaschine sendet das Signal "Form geschlossen" ist die Entnahmeaufgabe abgeschlossen.

zu Schritt 16
Das Werkstück kann nun durch Anfahren neuer Positionen an entsprechenden Vorrichtungen weiter bearbeitet werden (Angußstücke entfernen, Stanzen usw. bis zum Ablegen auf einer Transporteinrichtung).

Claims

1. Vorrichtungssystem zum Entnehmen von Gußteilen und Wiedereinlegen in weiterverarbeitende Maschinen oder/und Ablegen auf Band, die bereits beim Öffnen der Form das Werkstück aufnehmen kann und aus der Maschine entfernt, so daß im günstigsten Fall bereits vor Erreichen der Position "Form offen" die Form wieder geschlossen werden kann, und somit die Formstillstandszeiten minimiert werden. Das System ist dadurch gekennzeichnet, das folgende Baugruppen an der Entnahmeeinrichtung vorhanden sind. Eine an der Greiferzwischenbaugruppe (3; 5) angebrachte analoge berührungslose Entfernungsmeßeinrichtung (z. B. Ultraschall, Laser, Magnetfeld, elektrisches Feld, Radar usw.) zum Ermitteln des Abstandes zwischen Werkstück und Handling- bzw. Robotersystemhandflansch (1), um während des Öffnens des Werkzeuges an das Werkstück anfahren zu können bzw. zu entnehmen; eines Greiferandrückelements um eine Verschiebung des Greifers gegenüber des Handlingsystems bzw. Robotersystems zu ermöglichen (z. B. vorgespannter Zylinder der mit Gas oder Flüssigkeit betrieben wird; eines Parallelogramms mit Feder; eine Feder; Gummipuffern oder sonstigen Systemen, die diese Forderung erfüllen).

2. Gemäß Anspruch 1 jedoch mit digitaler berührungsloser Entfernungsmeßeinrichtung.

3. Gemäß Anspruch 1 jedoch mit digitaler berührender Entfernungsmeßeinrichtung (z. B. Endschalter).

4. Gemäß Anspruch 1 jedoch mit analoger berührender Entfernungsmeßeinrichtung (z. B. magnetischer Eintauchstab, Dehnmeßstreifen).

5. Gemäß Anspruch 1 bis 4 jedoch mit zusätzlicher Handling- oder Robotersicherung (z. B. Kollosionsmelder).

6. Gemäß Anspruch 1 bis 5 mit Greiferoptimierung die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Greifer durch Umklappen bestimmter Arme eine möglichst schmale Bauform erreicht, dessen Fläche dann beim Einfahren mit der Öffnungskante oder -fläche parallel ist, so daß er möglichst früh (Form ist zum Teil nur 200 mm offen) in die Form einfahren kann.

7. Gemäß Anspruch 1 bis 6 als Bestandteil eines Handling- oder Robotersystems.

8. Gemäß Anspruch 1 bis 7 für Schmiedeteile.

9. Gemäß Anspruch 1 bis 8 für sonstige Kalttformverfahren.

10. Gemäß Anspruch 1 bis 9 jedoch Abstandsmessung zwischen Greifer und Handling- bzw. Robotersystemhandflansch (1).