DE202012008988U1 - Handling device with a manipulator for pieces of material - Google Patents
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Abstract
Handhabungseinrichtung mit einem Manipulator für Materialstücke, insbesondere flächenhafte Gegenstände wie Folien, Matten, dünne Platten oder ähnliches, die aus einem Magazin entnommen, ggf. bearbeitet und anschließend an einem vorbestimmten Ort verbracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator an seinem Kopf eine Greifeinrichtung und ein Magazin aufweist, vorzugsweise in beliebiger Orientierung zur sechsten Roboterachse.Handling device with a manipulator for pieces of material, in particular flat objects such as foils, mats, thin plates or the like, which are removed from a magazine, optionally processed and then brought to a predetermined location, characterized in that the manipulator has a gripping device on its head and has a magazine, preferably in any orientation to the sixth robot axis.
Description
Die Erfindung betrifft eine Handhabungseinrichtung mit einem Manipulator für Materialstücke, insbesondere flächenhafte Gegenstände wie Folien, Matten, dünne Platten oder ähnliches, die aus einem Magazin entnommen, ggf. bearbeitet und anschließend an einem vorbestimmbaren Ort verbracht werden.The invention relates to a handling device with a manipulator for pieces of material, in particular planar objects such as films, mats, thin plates or the like, which are removed from a magazine, possibly edited and then moved to a predeterminable location.
Vorrichtungen, die mit mehreren Arbeitszylindern und Gummisaugern, welche sich auf ein Materialstück absenken und dieses nach Ansaugen abheben und an den gewünschten Ort verbringen, sind insbesondere im Bereich von Vorrichtungen zum Stapeln von Gegenständen, insbesondere von Stapellagen, zwischen den Zwischenlagen abgelegt werden müssen, bekannt. Hierzu wird beispielsweise auf
Das deutsche Patent
Die
Ähnliche Verfahrenvorrichtungen zum Einlegen von Zwischenlagen beim automatischen Palettieren von Stückgut offenbaren die
Die
Bei Kühlschränken, Waschmaschinen oder Geschirrspülmaschinen, aber auch in Kraftfahrzeughohlräumen werden sogenannte Dämmmatten eingesetzt, die dazu dienen, störende Geräusche zu unterdrücken, die durch Schwingungsbewegungen entstehen, die beim Betrieb der genannten Maschinen oder Fahrzeuge unvermeidbar sind. Allerdings ergibt sich bei Kraftfahrzeugen das besondere Problem, dass die Dämmmatten, welche auf entsprechend schwingungsbelastete Wandungen aufgeklebt werden sollen, relativ großflächig sind und sich nur schwer durch vorhandene Tür- und Fensteröffnung einführen lassen. Das Einkleben der Dämmmatten wurde daher lange Zeit ausschließlich von Hand durchgeführt. Eine Automatisierung dieses Vorgangs gestaltet sich aus Gründen des notwendigen Logistikaufwandes sowie der erforderlichen Flexibilität zur Fertigung von verschiedenen Typvarianten, der Zeiträume zur Beladung eines Multiteilegreifers als auch der erforderlichen Baugröße eines Robotergreifers als schwierig. In vielen Fällen lassen allein die Platzverhältnisse an den manuellen Einlegestationen eine Automatisierung nicht zu. Als Ausweichlösung wurden sogenannten Dämmmassenspritzanlagen entwickelt, die robotergesteuert das flexible, typspezifische Aufbringen des Dämmmaterials ermöglichen. Nachteilig sind die hohen, rohstoffbasierten Materialeinsatzkosten sowie der hohe Aufwand im Bereich der Wartung und Instandhaltung der robotergeführten Spritzanlagen.In refrigerators, washing machines or dishwashers, but also in automotive cavities so-called insulating mats are used, which serve to suppress disturbing noises caused by oscillatory movements, which are unavoidable in the operation of said machines or vehicles. However, this results in motor vehicles, the particular problem that the insulating mats, which are to be glued to corresponding vibration loaded walls are relatively large area and can be difficult to introduce existing door and window opening. The sticking of the insulating mats was therefore carried out for a long time exclusively by hand. Automation of this process is difficult for reasons of the necessary logistics effort and the flexibility required for the production of various types variants, the periods for loading a multi-segment gripper and the required size of a robot gripper. In many cases, the space available at the manual loading stations alone does not permit automation. As an alternative solution so-called Dämmmassenspritzanlagen have been developed, the robot-controlled allow the flexible, type-specific application of the insulation material. Disadvantages are the high, raw material-based material usage costs as well as the high expenditure in the area of maintenance and servicing of the robot-controlled spray systems.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Handhabungseinrichtung der eingangsgenannten Art zu schaffen, die eine schnellere Handhabung ermöglicht, kompakt aufgebaut ist und insbesondere im Kraftfahrzeugbau bei der Verlegung von Dämmplatten eine automatisierte Fertigung ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a handling device of the type mentioned above, which allows for faster handling, is compact and, in particular in motor vehicle construction in the laying of insulation boards allows automated production.
Diese Aufgabe wird durch die Handhabungseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Manipulator an seinem Kopf eine Greifeinrichtung und ein Magazin aufweist. Diese Anordnung hat wesentliche Vorteile: Zum einen entfällt der zeitaufwändige Transport der einzelnen Materialstücke aus einem entfernt gelegenen Magazin zum Zielort, da ein für ein Kraftfahrzeug oder eine Waschmaschine ausreichender Dämmplattenvorrat unmittelbar neben dem Greifer am Manipulatorkopf angeordnet ist. Die Greifeinrichtung kann somit, ohne lange Wege zurücklegen zu müssen, ein Materialstück entnehmen, ggf. bearbeiten und an den Zielort verbringen und unmittelbar hiernach das nächste Stück aus dem Magazin entnehmen. Ein Zurückschwenken des Greifers aus dem Kfz-Hohlraum oder sonstige Maschinen entfällt. Das Magazin, das beispielsweise für 20 Dämmplatten ausgebildet ist, reicht aus, um ein Objekt komplett mit Dämmplatten auszustatten. Hiernach muss der Greifer ohnehin zurückgefahren werden, so dass nach dem Zurückfahren des Greifers die Möglichkeit einer Neubefüllung besteht, während das nächste Objekt (Kraftfahrzeug, Waschmaschine, etc.) an den Bearbeitungsort gefahren wird.This object is achieved by the handling device according to claim 1, which is characterized in that the manipulator has at its head a gripping device and a magazine. This arrangement has significant advantages: First, eliminates the time-consuming transport of the individual pieces of material from a remote magazine to the destination, as one for a motor vehicle or a washing machine sufficient Dämmplattenvorrat is located immediately adjacent to the gripper on the manipulator head. The gripping device can thus, without having to travel long distances, remove a piece of material, possibly edit and spend at the destination and immediately thereafter take the next piece from the magazine. A pivoting back of the gripper from the vehicle cavity or other machines is eliminated. The magazine, which is designed for example for 20 insulation boards, is sufficient to equip an object completely with insulation boards. After that, the gripper must be moved back anyway, so that after the return of the gripper there is the possibility of refilling, while the next object (motor vehicle, washing machine, etc.) is driven to the processing site.
Bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beschrieben.Preferred embodiments are described in the subclaims.
So weist die Greifeinrichtung vorzugsweise mehrere Saugelemente auf. Greifeinrichtungen, die nach dem Saugnapfprinzip arbeiten, sind nach dem Stand der Technik prinzipiell bekannt und haben sich zum Aufnehmen von Folien, Matten sowie dünnen Platten bewährt. Alternativ oder zusätzlich können Greifvorrichtungen wie Nadeln oder Untergreifer verwendet werden. Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung können Greifeinrichtungen verwendet werden, die gleichzeitig den Entnahmevorgang aus dem Magazin und den Ablegevorgang am Werkstück ermöglichen.Thus, the gripping device preferably has a plurality of suction elements. Gripping devices which operate on the suction cup principle, are known in principle in the prior art and have been proven for receiving films, mats and thin plates. Alternatively or additionally, gripping devices such as needles or lower looper may be used. According to a particular embodiment of the invention, gripping means can be used, which at the same time allow the removal operation from the magazine and the depositing operation on the workpiece.
Das Magazin ist im einfachsten Fall als Stapelmagazin ausgebildet, in dem beispielsweise 20 Platten übereinander gestapelt sind. Da das Stapelmagazin der Plattengröße angepasst ist, sind die in diesem Magazin angeordneten Platten oder sonstigen flächenhaften Gegenstände auch hinsichtlich ihrer Ortskoordinaten klar definiert gelagert, so dass Fehlpositionierungen auf einfache Weise vermieden werden. Alternativ hierzu ist es jedoch ebenso möglich, das Magazin als aufgerollte Materialbahn auszubilden, von der mittels einer am Manipulator befestigten Schneideinrichtung einzelne streifenförmige Materialstücke abtrennbar sind. Sofern nicht rechteckige Materialstücke benötigt werden, können diese auch ausgestanzt werden, bevor die ausgestanzten Teile jeweils von der Greifeinrichtung erfasst und entnommen werden.The magazine is formed in the simplest case as a stacking magazine in which, for example, 20 plates are stacked on top of each other. Since the stacking magazine is adapted to the size of the plate, the plates or other planar objects arranged in this magazine are also clearly defined with regard to their location coordinates, so that incorrect positioning is avoided in a simple manner. Alternatively, however, it is also possible to form the magazine as a rolled-up material web from which individual strip-shaped material pieces can be separated by means of a cutting device attached to the manipulator. Unless rectangular pieces of material are needed, they can also be punched out before the punched parts are respectively grasped and removed by the gripping device.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Handhabungseinrichtung sind die Greifeinrichtung und das Magazin an einer gemeinsamen Tragplatte befestigt und parallel oder in Winkellage zueinander ausgebildet. Vorzugsweise ist die Greifeinrichtung um mindestens 180°, weiterhin vorzugsweise um 360° drehbar am Manipulatorkopf, insbesondere an der gemeinsamen Tragplatte angeordnet. Durch diese Ausführung ist es möglich, dass die Greifeinrichtung die Materialstücke aus dem Magazin von oben entnimmt, anschließend die Arme mit den Saugnäpfen zurückgefahren werden und die Greifeinrichtung um einen Winkel von mindestens 90°, vorzugsweise 180° gedreht wird. Die nunmehr von außen frei zugängliche Oberfläche des saugend gehaltenen Materialstückes kann bearbeitet werden, zum Beispiel durch Auftrag eines Klebstofffilmes, wonach der Manipulator das Materialstück an den Zielort verbringt und dort durch abermaliges Ausfahren der Saugnapfarme ablegt bzw. über eine Klebeverbindung befestigt. Falls gewünscht, können auch auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Greifeinrichtung jeweils Saugeinrichtungen vorgesehen sein, so dass während der Verarbeitung bzw. dem Transport des ersten Materialstückes bereits auf der anderen Seite ein nächstes Materialstück aus dem Magazin entnommen wird. Die hierdurch höhere Taktzahl muss jedoch durch eine zusätzliche Saugeinrichtung mit entsprechenden Steuerungen erkauft werden.According to a particular embodiment of the handling device, the gripping device and the magazine are attached to a common support plate and formed parallel or in angular position to each other. Preferably, the gripping device is arranged at least 180 °, more preferably 360 ° rotatably mounted on the manipulator head, in particular on the common support plate. By this embodiment, it is possible that the gripping device removes the pieces of material from the magazine from above, then the arms are moved back with the suction cups and the gripping device is rotated by an angle of at least 90 °, preferably 180 °. The now freely accessible from the outside surface of the sucked piece of material can be edited, for example, by applying an adhesive film, after which the manipulator spends the piece of material to the destination and there deposits by repeated extension of Saugnapfarme or attached via an adhesive bond. If desired, suction devices can also be provided on diametrically opposite sides of the gripping device, so that during processing or transport of the first material piece a next piece of material is already removed from the magazine on the other side. However, this higher number of cycles must be paid for by an additional suction device with appropriate controls.
Insbesondere zur Verwendung der Handhabungseinrichtung im Kfz-Bau weist der Manipulator einen mehrachsig schwenkbaren Gelenkkopf auf, womit die gewünschten oder auch notwendigen Positionierungen der Greifeinrichtung geschaffen werden können.In particular, for use of the handling device in motor vehicle construction, the manipulator has a multiaxial pivotable condyle, whereby the desired or even necessary positioning of the gripping device can be created.
Eine weitere Variante ergibt sich, wenn die Greifeinrichtung auf einer Achse angeordnet ist, die teleskopartig verlängerbar ist und die Greifeinrichtung bei einer Verlängerung mitführt. Hierdurch ist die Greifeinrichtung mit aufgenommenem Materialstück neben bzw. vor die Magazinebene fahrbar, so dass die Greifeinrichtung per geringstmöglicher Störkontur auch in kleinvolumige Hohlräume einführbar ist.A further variant results when the gripping device is arranged on an axis which is telescopically extendable and carries the gripping device during an extension. As a result, the gripping device with the picked-up piece of material can be moved alongside or in front of the magazine level, so that the gripping device can also be introduced into small-volume cavities by the least possible interference contour.
Das vorzugsweise verwendete Stapelmagazin besitzt einen seitlichen, insbesondere rechteckigen Rahmen oder ein starres oder bewegliches Formstück, eine fixierbare Bodenplatte und an dem der Bodenplatte gegenüberliegenden Ende Anschlagelemente für eingelegte Materialstücke. Vorzugsweise weist die Bodenplatte mindestens ein Federelement auf, dessen Federkraft auf eingelegte Materialstücke einwirkt. Mit dieser Einrichtung wird der Materialstückstapel stets vom Boden des Stapelmagazins so weit wie möglich weggedrückt, so dass das oberste Materialstück, bedingt durch die Anschlagleiste stets an derselben Entnahmeposition wie das vorherige bzw. nachfolgende Materialstück zur Entnahme mittels der Greifeinrichtung liegt. Die erfindungsgemäße Handhabungseinrichtung ist so aufgebaut, dass alle Funktionen, nämlich die Entnahme des Materialstückes, insbesondere der Folie, ggf. inklusive eines Zuschnittes und zusätzlichen Klebeauftrags sowie das Anbringen an das Werkstück erfüllt werden. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Bauform die Verwendung von Robotern mit schlanken Horizontalarmen, so dass das Einlegen der Dämmmatten zum Beispiel in Automobilfahrzeugen auch durch die seitlichen Fensteröffnungen oder in sonstige kleinvolumige Hohlräume erfolgen kann. Die vorliegende Handhabungseinrichtung ermöglichst eine dem Dämmmassenspritzen bei Kraftfahrzeugen weitgehend angenäherte Applikation von Dämmmatten, sowohl hinsichtlich der Logistik der Bereitstellung und Bevorratung sowie hinsichtlich des Aufbringens der Dämmmatten. Ein weitgehend kontinuierlicher Materialfluss kann gewährleistet werden. Der Tagesbedarf an zu verbringenden bzw. zu verarbeitenden Materialstücken wird über eine Containerbevorratung sichergestellt, wobei in einem Container mehrere Einzelfächer enthalten sind, aus denen jeweils die für eine Magazinbestückung von beispielsweise 20 Materialstücken notwendige Anzahl sukzessiv entnommen werden kann. Bei Beladung des an der Handhabungseinrichtung befindlichen Magazins wird die jeweilige Bedarfsmenge frei programmierbar vorkonfektioniert, so dass exakt Materialstücke wie Folien, die gemäß individuellen Typ zu verarbeiten sind, am Werkstück angebracht werden können. Bedingt durch das in der Handhabungseinrichtung integrierte Magazin zur Bevorratung der einzelnen Folien (Dämmmatten) lässt sich der Applikationsvorgang, d. h. das Anbringen der Folien am Werkstück, kontinuierlich gestalten. Hierbei werden die Folien aus dem Magazin einzeln entnommen. Der Arbeitstakt des Greifers kann nach Entnahme der Folie in Drehrichtung oder wahlweise in Längstverschub der Greifeinrichtung ausgeführt werden. Bei Entnahme der Folie wird durch die Bauweise des Magazins und durch die Ausgestaltung der Greifeinrichtung (z. B. durch einen im Ablauf programmierbaren Saugvorgang der einzelnen Saugelemente oder unterstützt durch Nadelelemente im Greifer bzw. eine mechanische Vereinzelungsvorrichtung, wahlweise über ein Schiebeelement inkl. Antriebsrolle) sichergestellt, dass nur eine Folie gegriffen wird. Zusätzlich kann der Gesamtprozess sensortechnisch überwacht werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigenThe staple magazine preferably used has a lateral, in particular rectangular frame or a rigid or movable shaped piece, a fixable bottom plate and at the end opposite the bottom plate stop elements for inserted pieces of material. Preferably, the bottom plate has at least one spring element whose spring force acts on inserted pieces of material. With this device, the piece of material stack is always pushed away from the bottom of the stacking magazine as far as possible, so that the uppermost piece of material, due to the stop bar is always at the same removal position as the previous or subsequent piece of material for removal by means of the gripping device. The handling device according to the invention is constructed so that all functions, namely the removal of the material piece, in particular the film, if necessary including a blank and additional adhesive application and the attachment to the workpiece are met. In addition, the design according to the invention allows the use of Robots with slim horizontal arms, so that the insertion of the insulating mats can be done for example in automotive vehicles through the side window openings or other small-volume cavities. The present handling device allows a Dämmmassenspritzen in motor vehicles largely approximate application of insulating mats, both in terms of logistics of provision and storage and in terms of the application of insulating mats. A largely continuous flow of material can be guaranteed. The daily requirement to be transferred or processed pieces of material is ensured by a container storage, wherein a plurality of individual subjects are contained in a container, from which each of the necessary for a magazine stocking example of 20 pieces of material number can be successively removed. When loading of the magazine located on the handling device, the respective requirement quantity is pre-assembled freely programmable, so that exactly pieces of material such as films, which are to be processed according to individual type, can be attached to the workpiece. Due to the integrated in the handling device magazine for storing the individual films (insulating mats), the application process, ie the attachment of the films on the workpiece, make it continuous. Here, the slides are removed from the magazine individually. The working cycle of the gripper can be performed after removal of the film in the direction of rotation or alternatively in Längsstverschub the gripping device. When the film is removed, the design of the magazine and the design of the gripping device (eg, a suction process of the individual suction elements which can be programmed in the process or supported by needle elements in the gripper or a mechanical separation device, optionally via a sliding element incl. ensures that only one slide is gripped. In addition, the entire process can be monitored by sensors. An embodiment of the invention is shown in the drawings. Show it
Der in
Das in
Mittels einer Rolle
Die Greifeinrichtung
Diese Maßnahme ermöglicht, dass die Greifeinrichtung bei geringstmöglicher Störkontur auch in kleine Hohlräume gefahren werden kann.This measure makes it possible that the gripping device can be driven with the least possible interference contour in small cavities.
Anschließend kann durch Ausfahren der Tragplatte
Optional und wie in
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Handhabungseinrichtung liegt insbesondere darin, dass entsprechend der Magazinbefüllung (im vorliegenden Fall
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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