DE2430691C2

DE2430691C2 - Vorrichtung zur selbsttätigen Bestimmung der Lage und zur Ausrichtung eines Werkstücks

Info

Publication number: DE2430691C2
Application number: DE2430691A
Authority: DE
Inventors: David D. Yorktown Heights N.Y. Grossman
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-06-29
Filing date: 1974-06-26
Publication date: 1983-01-20
Also published as: FR2234961B1; DE2430691A1; GB1422104A; FR2234961A1; US3881605A

Description

Zur Bearbeitung von Werkstücken müssen diese üblicherweise einer Zuführ oder sonstigen Transportvorrichtung in einer vorbestimmten Lage zugeführt werden. Hierzu verwendet man Magazine oder ähnliche, meist nur für ein bestimmtes Werkstück oder eine geringe Anzahl bestimmter Werkstückformen verwendbare Vorrichtungen.

Es sind aber aiich Werkstück-AusriehtvörriehUingen bekannt, wie zum Beispiel Vibratoren, in denen bestimmte Werkstücke, wie Stifte, Schrauben u. ähnl. in eine vorbestimmte Ausrichtung gebracht werden. Die Anwendung solcher Ausrichtvorrichtungen ist aber jeweils auf wenige Werkstückarten bzw. -formen begrenzt. Soll eine große Anzahl unterschiedlicher Werkstücke verarbeitet werden können, so werden solche Ausrichtvorrichtungen zu kompliziert und gleichfalls zu teuer.

Ein anderes Verfahren zur selbsttätigen Ausrichtung ungeordneter Werkstücke besteht darin, eine als Roboter ausgebildete Entnahmevorrichtung mit Abtastmitteln auszustatten, welche die Position des Werkstück? feststellen und der Robotersteuerung ein entsprechendes Signal zusenden, das ein »Finden« des ίο Werkstücks durch den Greifer des Entnah'-aearms sicherstellt (US-PS 32 72 347). Diese Art der Abtastung der Werkstückposition ist jedoch in zahlreichen Fällen technisch außerordentlich aufwendig, so daß sie sich nicht durchsetzen konnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur selbsttätigen Ausrichtung eines Werkstücks in einem Behälter mit zugeordnetem Vibrator zu schaffen, wobei das Werkstück in eine zufällige von einer Mehrzahl definierter Positionen bringbar ist und zur Bestimmung dieser Position, bei der auf einfache Weise die jeweilige Position des Werkstücks darstellende Signale gewonnen werden, die sodann zur Steuerung einer Entnahmevorrichtung ausgewertet werden können. Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebene Vorrichtung gelöst worden.

Die Verwendung von mit Vibratoren betriebenen Schwingförderbehältern im Zusammenwirken mit Schrägen zum Ordccn von nacheinander zugeführten Teilen ist bekannt (DE-Z-Werkstatt und Betrieb. JO 96. Jahrgang. 1963. Heft 10. Seiten 757 bis 759), jedoch werden hier auswechselbare Rinnenabschnitte verwendet, in denen die Werkstücke ausgerichtet werden und die nicht ausgerichteten oder nicht ausrichtbaren Werkstücke ausgelesen, also dem weiteren Verfahrens-}5 gang entzogen werden. Die Erfindung bietet demgegenüber den Vorteil, daß bei sehr einfachem Aufbau und ohne Austausch von Einbauten Werkstücke unterschiedlichster Form transportiert werden können, soweit diese auf einer schrägen Fläche, welche von zwei Seitenwänden begrenzt ist. eine relativ geringe Anzahl möglicher Stellungen einnehmen können. Die erfindungsgemäß angeordneten Abtastelemente können an ein Steuergerät angeschlossen werden, welches entsprechend den ankommenden, die Werkstückposition codiert darstellenden Abtastsignalen Steuersignale einer angeschlossenen Entnahmevorrichtung für die Werkstücke zuführt.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unttransprüchen gekennzeichnet,
so Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt

F i g. I eine schematische Perspektivdarstellung einer Anordnung zur Bestimmung der Lage und zur Ausrichtlingeines Werkstücks;

F i g. 2A und 2B vergrößerte schematische Draufsichten auf die Grundplatte der Anordnung nach F i g. I zur Darstellung der Lage der Abtaster für eine bestimmte Werkstückform;

F i g. 3A und JB vergrößerte schematische Draufsichten auf die Grundplatte der Anordnung nach F i g. 1 zur Darstellung der Lage der Abtaster für eine andere Werkstückform;

Fig. 4A bis 4H sämtliche möglichen Positionen des

b'i Werkstücks nach den Fig. 2A und 2B auf der Grundplatte gernaß Fig. I. jeweils mit den die einzelnen Werkstückpositionen darstellenden Codesignalcnaind

F i g. *>A bis 5F sä;.:flicHe sechs Möglichkeiten der Lage des Werkstücks gemäß den Fig.3A und 3B auf der Grundplatte nach Fig. I, zusammen mit den die einzelnen Werkstückpositionen darstellenden Codesignalen.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung besteht aus einem Vibrator 12, auch als Rüttler benannt, mit einer Vibratorplatte 14, auf welcher ein Behälter 16 mit einer Grundplatte 22 und zumindest zwei Seitenwänden 18 und 20 angeordnet ist. Gemäß Fig. 1 sind die Grundplatte 22 und die Seitenwände 18 und 20 jeweils im rechten Winkel zueinander verbunden; es kann aber auch ein anderer, vom rechten Winkel abweichender Winkel gewählt werden.

Der Behälter 16 ist auf der Vibratorplatte 14 mittels dreier Beine 24, 26 und 28 gelagert, von denen zwei, nämlich die Beine 26 und 28, zum Zwecke der Veränderung der Winkellage des Behälters 16 relativ zur Vibratorplatte 14 verstellbar ausgebildet sind. Hierzu dienen Gewindebolzen 30 und 32. die in entsprechende Gewindebohrungen in den Beinen 26 bzw. 28 eingeschraubt sind Flanschen 39 dienen zur Befestigung der Beine 24, 26 und 28 a-jf de' Vibratorplatte 14. Die Befestigung dieser Flanschen 39 ist so gestaltet, daß sie in geringen Grenzen verstellbar -^s sind. Die Lagerung des Behälters 16 auf dem Bein 24 erfolgt über eine Kugelpfannen-Verbindung 37.

Die Oberflächen der Grundplatte 22 und der Seitenwände 18 und 20. auf denen ein Werkstück 34 aufliegt, können aus unterschiedlichem Material beste- ^ifl hen, wie Holz, Metall oder Kunststoff, und mit einem Werkstoff bestimmten Reibungswertes, wie Pol>tetrafluoräthylen, beschichtet sein. Die Neigung der Grundplatte 22 wird in Verbindung mit dem Reibungswert zwischen der Oberfläche der Grundplatte bzw. den >' Seitenwänden 18 und 20 einerseits und dem Werkstück 34 andererseits so gewählt, daß das Werkstück 34 seine Lage auf der Grundplatte 22 beibehält, solange sich der Behälter 16 in Ruhe befindet, bei der geringsten Bewegung des Behälters 16 jedoch das Werkstück 34 in Richtung des Pfeiles zu rutschen beginnt, nämlich dann, wenn der Vibrator 12 eingeschaltet wird. Je nach der Oberflächenbeschaffenheit des zu verarbeitenden Werkstücks 34 und der Oberfläche der Grundplatte 22 ist somit die Winkellage des Behälters 16 zu justieren. Ein in den Behälter 16. nämlich auf die Grundplatte 22. zugeführtes Werkstück 34 von beliebiger Ausrichtung wird somit, wenn der Vibrator 12 eingeschaltet wird, in Richtung des Pfeiles zunächst bis zur Seilenwand 20 oder der Seitenwand 18 rutschen, und schließlich unter '" der Wirkung seiner Schwerkraft in einer irgendwie definierten Stellung in die Ecke 36 gelangen, wo es sowohl mit der Grundplatte 22. als auch mit den Seitenwänden 18 und 20 an einer entsprechenden Anzahl Punkten in Berührung ist. Nun wird der Vibrator " 12 abgeschaltet, und Has Werkstück 34 befindet sich in der F.cke 36 in einer von wenigen möglichen Stellungen.

Hierbei ist vorausgesetzt, daß das Werkstück 34 eine h'erfür geeignete Form hat. welche eine l.agebestimmung ermöglicht. So sind bei Schiit/schrauben insge- ^w) samt vier Allsrichtungspositionen in der F:cke 36 (lenkbar, wenn man die axiale Drehlage außer Betracht läßt: diese ist über bei einem Ausrichtvorgang der hier beschriebenen Art im allgemeinen unwesentlich, da die bekannten Schraubwerk/ciiye so gestaltet sind, daß sie ' ' selbsttätig den Schlitz 'm Schraubenkopf zu finden vermögen.

In der Grundplatte 22 hcfindcn sich, w ie F-' i g. I weiter zeigt, Abtastelemente 38', welche über Leitungen 40 mit einem Steuergerät 41 verbunden sind. Das Steuergerät identifiziert entsprechend den von den Abtastelementen 38' übermittelten Signalen die Lage des Werkstücks 34 und gibt über eine Leitung 42 entsprechende Steuersignale an eine Entnahmevorrichtung 43 (Roboter) mit einem Arm 44 und einem Greifer 46. Es ist somit nicht erforderlich, daß der Roboter 43 die Lage des Werkstücks 34 feststellt, sondern er wird durch die Werkstückposition darstellende Signale vom Steuergerät 41 unmittelbar gesteuert.

Anzahl und Anordnung der Abtastelemente 38' in der Grundplatte 22 richten sich maßgeblich nach Form und Größe der zu verarbeitenden Werkstücke 34. Hierbei gilt grundsätzlich, daß die Lage des Werkstücks 34 eindeutig identifizierbar sein muß, daß aber andererseits die Auswertung der von den Abtastelementen 38' abgegebenen Signale und deren Verarbeitung im Steuergerät 41 desto einfacher ist, je weniger Abtastelemente 38' vorhanden sind.

Die in den Fig.2A. 2B, 3A und 3B dargestellten Abtastelemente 38 bis 38' veranscha-üchen die Wahl der Abtasterpositionen unter Berücksichtigung des zu verarbeitenden Werkstücks 34' bzw. 34. Ausbildung und Funktion der Abtastelemente 38 bzw. 38' sind für die Arbeitsweise des beschriebenen Prinzips unwesentlich: Man kan;: als Abtastelemente Luftdüsen, Photozellen, magnetische Abtastelemente oder anderes verwenden. Bezeichnet man das von den Abtastelementen bei Feststellung eines Werkstücks abgegebene Signal mit »l« und das bei der Feststellung, daß kein Werkstück an der betreffenden Abtasterposition erkennbar ist. mit »0«, so ist die Lage des jeweils festgestellten Werkstücks durch eine einfache digitale Informationsfolge darstellbar.

Auf das Beispiel in den F i g 2A und 4A bezogen heißt das. wenn man die vorherigen Definitionen für »I« und »0« zugrunde legt und die Abtasterpositionen mit 1. 2. 3 und 4 bezeichnet, daß die dort festgestellte Werkstückposition mit der Ziffernfolge 1011 definiert ist. wähl end sie für das Beispiel in den Fig. 2B und 4B 0101 lautet. Für die Abtasterpositionen 9, 8 und 7 in dem Beispiel nach Jen F i g. 3A und 5A lautet die Signalkombination 111. während das Beispiel nach den F i g. 3B und 5B eine Signalkombination 110 darstellt. Jeder einzelnen der in den Fig. 4A bis 4H und in den F ig .5A bis 5F dargestellten Positionsmoglichkeiten des Werkstücks 34' bzw. 34 ist somit eine ganz bestimmte Signalkombination zugeordnet, welche dem Steuergerät 41 in eindeutiger Weise anzeigt, wie das jeweils festgestellte Werkstück im Behälter 16 nach F rreichen seiner Endlage in der Eckr 36 ausgerichtet ist. Das dem Steuergerät 41 zugeführte Ergebnis wird sodann in ein Befehlssignal umgewandel: und über die Leitung 42 dem Robote 43 zugeführt, der das Werkstück dementspre chend erfaßt.

Die Abtastelemei.ie 38 bzw. 38' sind in den Zeichnungen als in der Grundplatte 22 des Behälters 16 angeordnet dargestellt. Statt dessen können die Abtastsignale abet auch von einer Kamera er/eugt werden, die mit separaten .Strahlengängen auf die definierten Abtasipunkte ausgestattet und entsprechend ausgerichtet ist. Für diesen Zweck ist es erforderlich, daß der Behälter 16 eine \on den Werkstücken 34 bzw. 34' unterschiedliche Farbe aufweist. A::?h bei dieser Technik der Abtastung ^:s; eiwesentlich, daß im allgemeinen nur eine sehr geringe Anzahl von Abtastpunkten erforderlich sind, um il;is

gewünschte eindeutige Abtatergubnis zu erzielen. Der Hilfe einer Kiimer.i die jeweilige Gewichtsverteilung

Aufwand der entspreeheiulen technischen (Einrichtung ties Werkstücks 34 im Behälter 18 zu ermitteln und

hierfür ist somit nicht \ ergl·-'ehbar mit denjenigen daraus die Werkstücklage festzustellen, wofür zum

Fällen, in denen Hunderte w-\ lestptmkten von (.ler Heispiel die Heine 24, 26 und 28 mil entsprechenden

Kamera erfaßt werden müssen. · Gewichtssensoren ausgerüstet werden können.

F.ine weitere Möglichkeit der Feststellung der Mittels einer Leitung 47 kann der Vibrator 12 vom

Werkstücklage besieht darin, anstelle der beschriebe- Steuergerät 41 ,ins ein-und ausgeschaltet werden,
nen Abtastelemente in der Grundplatte 22 bz.w. mit

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur selbsttätigen Ausrichtung eines Werkstücks in einem Behälter mit zugeordnetem Vibrator, wobei das Werkstück in eine zufällige von einer Mehrzahl definierter Positionen bringbar ist und zur Bestimmung dieser Position, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (16), bestehend aus einer Grundplatte (22) und mindestens zwei Seitenwänden (18, 20), welche eine am tiefsten Punkt des Behälters (16) befindliche Ecke (36) bilden, in Schräglage angeordnet ist, und daß die definierten Positionen erfassende Abtastelemente (38, 38') vorgesehen sind, welche die tatsächliche Position des Werkstücks (34, 34') auf der Grundplatte (22) darstellende codierte Signale erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastelemente (38, 38') als in definierten Positionen der Grundplatte (22) befindliche pneumatische Düsen ausgebildet sind.

3. VorrichT'ing nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dfcü die Abtastelemente (38, 38') als in definierten Positionen der Grundplatte (22) befindliche Photozellen ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastelemente (38, 38') als in definierten Positionen der Grundplatte (22) befindliche magnetische Abtastelement^ ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastelemente als dem Behälter (16) zugeordnete Gewichtssensoren ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnt.;. daß '.ie Oberflächen der Grundplatte (22) und der Seitenwände (18, 20) als Reibungsflächen ausgebildet sin· welche in bezug auf die Schräglage des Behälters (16) ein Gleiten des Werkstücks (34, 34') nur bei eingeschaltetem Vibrator (12) ermöglichen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (16) bezüglich seiner Schräglage verstellbar gelagert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastelemente (38, 38') an ein Steuergerät (41) angeschlossen sind, welches entsprechend den ankommenden, die Werkstückposition codiert darstellenden Abtastsignalen Steuersignale einer angeschlossenen Entnahmevorrichtung (41, 44, 46) für das Werkstück (34, 34) zuführt.