DE3717264A1 - Vorrichtung zum automatischen positionieren von werkstuecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Orientieren und Positionieren von Werkstücken, insbe­ sondere von flächigen textilen Werkstücken, auf einem Positioniertisch.

Um eine Automation der Bekleidungsfertigung, und hier insbesondere des Vernähens zweidimensionaler textiler Werkstücke miteinander, zu erreichen, ist es erforder­ lich, die einzelnen Verfahrensschritte Vereinzeln, Posi­ tionieren und Orientieren der Ausgangswerkstücke sowie das Aufeinanderlegen zweiter Stoffteile zu automatisieren. Aufgrund des speziellen Verhaltens textiler Werkstücke wurden diese Arbeiten bislang überwiegend von Hand durchgeführt. Lediglich für den Schritt des Vereinzelns von in einem Magazin angelieferten textilen Werkstücken sind bereits Handhabungssysteme in Form von Stoffgreifern bekannt, die diese Arbeit automatisch durchführen.

Um mit diesen bekannten Anordnungen zu erreichen, daß die zum Nähen vorbereiteten Werkstücke bereits exakt positioniert und orientiert vorliegen, ist es aber erforderlich, daß die zu bearbeitenden Werkstücke zuvor maßgenau in die entsprechenden Magazine eingelegt und diese entsprechend der gewünschten Ablageposition ausge­ richtet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die von einem Handhabungssystem vorgelegten Werkstücke bezüglich des Nahtanfangspunktes automatisch positioniert und orientiert werden und die es darüber hinaus ermöglicht, miteinander zu verbindende Werkstücke paßgenau aufeinander zu legen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wenigstens eine ansteuerbare Positioniereinheit aufweist, die mit wenig­ stens einer oberhalb des Positioniertisches beweglich gehalterten, in Richtung auf den Tisch absenkbaren, antreibbaren Walze versehen ist, deren Drehachse in der abgesenkten Stellung in etwa parallel zur Ebene des Positioniertisches verläuft, und daß eine oberhalb des Positioniertisches verfahrbare Trennplatte vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist dabei den Vorteil auf, daß die Positionierung weitestgehend unabhängig von der Werkstückform und vom Material durchgeführt werden kann und daß auch Werkstücke sehr unterschiedlicher Größen ohne Umrüstarbeiten bearbeitet werden können.

Die in den weiteren Ansprüchen angegebenen Maßnahmen dienen dabei in erster Linie dem Zweck, eine größtmög­ liche Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei gleichzeitig möglichst einfachem Aufbau zu erzielen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher er­ läutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 den Gesamtaufbau einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der in Fig. 1 dargestellten Anordnung,

Fig. 3 und 4 eine der in Fig. 2 gezeigten Positionier­ einheiten in perspektivischer bzw. ge­ schnittener Darstellung,

Fig. 5 bis 7 die zweite der in Fig. 2 dargestellten Posi­ tioniereinheiten in drei verschiedenen An­ sichten und

Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel der er­ findungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 9 ein drittes Ausführungsbeispiel der er­ findungsgemäßen Vorrichtung.

In den Figuren sind gleiche Bauteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung handelt es sich um ein vollautomatisches Bearbeitungssystem für textile Werkstücke, die in dieser Anlage vereinzelt, orientiert und positioniert und anschließend miteinander vernäht werden.

Im einzelnen umfaßt die Anlage ein aus zwei Tragrahmen 1 und 2 sowie einem Träger 3 bestehendes Traggestell, ein Handhabungssystem 4 mit einem Stoffgreifer, einer Maga­ zineinheit 5 sowie den eigentlichen Bearbeitungsbereich mit einem Positioniertisch 6 und einer Nähmaschine 7. Auf dem Positioniertisch 6 sind zwei Positioniereinheiten 8 und 9 angeordnet, die anhand der nachfolgenden Figuren noch ausführlich beschrieben werden. Weiterhin umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Trennplatte 10, die parallel zur Ebene des Positioniertisches 6 über diesem verfahrbar ist, sowie im Fall des hier darge­ stellten Ausführungsbeispiels zwei Reflexlichttaster 11 und 12, die im Positioniertisch 6 angeordnet sind. Schließlich ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, ein Sockel 13 mit Führungsschienen 14 und 15 vorgsehen, auf denen die Magazineinheit 5 quer zum Positioniertisch 6 verfahr­ bar ist.

In Fig. 2 ist zunächst die Anordnung der beiden Positioniereinheiten 8 und 9 in bezug zueinander dar­ gestellt. Ihre jeweilige Position ist dabei so gewählt, daß ihre Wirkungslinien, wie in der Figur durch Pfeile angedeutet, in etwa senkrecht zueinander liegen.

Der genaue Aufbau der ersten Positioniereinheit 8 soll anhand der Fig. 3 und 4 erläutert werden. Aufgrund ihrer Anordnung auf dem Positioniertisch 6 dient diese Positioniereinheit 8 als Längspositioniereinheit, ihre Wirkungslinie verläuft in etwa entlang der Verbindungs­ linie zwischen der Magazineinheit 5 und der Nähmaschine 7. Die Positioniereinheit 8 weist dabei eine Grundplatte 20 auf, die fest mit dem Positioniertisch 6 verbunden ist und die ihrerseits eine über zwei Stützen 21 und 22 starr gehalterte Führungsschiene 23 trägt. An der Führungsschiene 23 translatorisch beweglich gehaltert ist ein erster Rahmen 24, an dem wiederum ein zweiter Rahmen 25 schwenkbar gehaltert ist.

Die gegenseitige Anordnung der vorstehend beschriebenen Komponenten ist so gewählt, daß, wie in den Fig. 3 und 4 durch Bewegungspfeile angedeutet, der erste Rahmen 24 in etwa parallel zur Oberfläche des Positionier­ tisches 6, und zwar angenähert in Querrichtung, verfahr­ bar ist, und daß der zweite Rahmen 25 um eine ebenfalls angenähert parallel zur Oberfläche des Positioniertisches 6 verlaufende Schwenkachse in Richtung auf den Positi­ oniertisch 6 absenkbar ist.

Am äußeren Ende des zweiten Rahmens 25 sind auf einer gemeinsamen Drehachse 26 zwei Walzen 27 und 28 angeordnet, die über einen auf die Drehachse 26 wirkenden ansteuerbaren Elektromotor 29 sowie ein Getriebe 30 antreibbar sind.

Für die Verschiebung des ersten Rahmens 24 entlang der Schiene 23 sowie für das Verschwenken des zweiten Rahmens 25 und damit der Walzen 27 und 28 sind jeweils in der Figur nicht dargestellte Pneumatikzylinder vor­ gesehen.

Der Aufbau der zweiten Positioniereinheit 9 ist aus den Fig. 5 bis 7 ersichtlich. Auf einer ebenfalls fest mit dem Positioniertisch 6 verbundenen Grundplatte 40 ist in zwei Führungsschienen 41 und 42 ein angenähert U-förmiger Tragrahmen 43 über zwei Kufen 44 und 45 parallel zur Oberfläche des Positioniertisches 6 gleitend verschieblich gehaltert. An diesem Tragrahmen 43 ist ein weiterer Rahmen 46 schwenkbar gehaltert, der seinerseits an seinem seitlichen Endbereich zwei Walzen 47 und 48 trägt. Im Gegensatz zur ersten Positionier­ einheit 8 sind im Fall dieser zweiten Positioniereinheit 9 die beiden Walzen 47 und 48 vollständig getrennt voneinander angeordnet und jeweils mit separaten Elektro­ motoren 49 und 50 sowie Getrieben 51 und 52 versehen.

Die Halterungen für die Walzen 47 und 48 sind so ausgebildet, daß ihre jeweiligen Drehachsen zwar in etwa parallel zur Oberfläche des Positioniertisches 6 ver­ laufen, aber nicht parallel zueinander liegen, sondern einen Winkel miteinander bilden. Zum Verschwenken des Rahmens 46 in bezug auf den Tragrahmen 43 ist ein weiterer Pneumatikzylinder 53 vorgesehen, der einerseits über zwei Stützen 54 und 55 am Tragrahmen 43 angelenkt ist und dessen Kolben andererseits fest mit einem Ansatz 56 des Rahmens 46 verbunden ist. Schließlich sind am Rahmen 46 insgesamt vier Lichtschranken 57 bis 60 angeordnet, die mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ansteuereinheit für die Positionierein­ heiten 8 und 9 verbunden sind.

Wie bei der Längspositioniereinheit 8, so erfolgt auch bei der als Querpositioniereinheit dienenden Positionier­ einheit 9 die translatorische Bewegung des Tragramens 43 mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Pneumatikzylinders. Es sei aber angemerkt, daß für das Verfahren bzw. Verschwenken der einzelnen Komponenten der Positioniereinheiten 8 und 9 in gleicher Weise auch Hydraulikzylinder bzw. elektrische Stellantriebe, bei­ spielsweise Schrittmotoren, geeignet sind. Das gleiche gilt für den Antrieb der Trennplatte 10, der im Fall des hier dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung ebenfalls pneumatisch erfolgt.

Die in Fig. 8 dargestellte Positioniereinheit 109 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Querpositioniereinheit 9 dahingehend, daß der Abstand der beiden Walzen 147 und 148 voneinander veränderbar ist. Zu diesem Zweck ist am Rahmen 146 ein Schlitten 161 längsverschieblich angeordnet, der seinerseits die Walze 147, den zugehörigen Antriebsmotor 149 mit Getriebe 151 und die Lichtschranken 159 und 160 trägt. Für die Verstellung des Schlittens 161 in bezug auf den Rahmen 146 sind ein Elektromotor 162 sowie eine von diesem beaufschlagte Spindel 163 mit einer Spindelmutter 164 vorgesehen.

Der Funktionsablauf bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei wie folgt:

Zunächst wird das erste zu positionierende Werkstück mittels des Handhabungssystems 4 aus der Magazineinheit 5 entnommen und auf dem Positioniertisch 6 abgelegt. Als nächstes werden Rahmen 24 und 43 der Positioniereinheiten 8 und 9, jeweils mit angehobenen Walzen 27 und 28 bzw. 47 und 48, in ihre Ausgangsposition über dem Werkstück verfahren. Durch Herabschwenken des Rahmens 25 werden die beiden Walzen 27 und 28 der Längspositioniereinheit 8 in Eingriff mit dem Werkstück gebracht und das Werkstück wird durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 29 positioniert.

Nach Beendigung dieses Vorganges werden durch Hoch­ schwenken des Rahmens 25 die Walzen 27 und 28 angehoben und der Rahmen 24 fährt zurück in die Ausgangsstellung. Gleichzeitig wird der Rahmen 46 mit den Walzen 47 und 48 auf das Werkstück herabgeschwenkt und dieses wird durch Ansteuerung der Elektromotoren 49 und 50 nunmehr auch in der Querrichtung positioniert. Die leichte Schrägstellung der beiden Walzen 47 und 48 bewirkt dabei zugleich eine Glättung der Stoffkanten. Daraufhin wird der Rahmen 46 der Querpositioniereinheit 9 hochgeschwenkt und der Tragrahmen 43 fährt mit angehobenen Walzen 47 und 48 in die Ausgangsstellung zurück. Nunmehr fährt die Trenn­ platte 10 aus der in Fig. 1 dargestellten Grundstellung in ihre Arbeitsposition oberhalb des Positioniertisches 6 und auf das darauf liegende, bereits positionierte und orientierte Werkstücks, ohne daß ein Werkstück auf der Trennplatte 10 liegt.

Hieran schließt sich eine Wiederholung des vorstehend beschriebenen Arbeitsablauf an einem zweiten Werkstück an, das in diesem Fall auf der Trennplatte 10 orientiert und positioniert wird. Im Unterschied zum ersten Positioniervorgang verbleibt jedoch in diesem Fall der Rahmen 24 der Längspositioniereinheit 8 zunächst mit angehobenen Walzen 27 und 28 in der ausgefahrenen Arbeitsstellung. Nach Beendigung des Querpositionier­ vorgangs durch die Querpositioniereinheit 9 wird gleich­ zeitig mit dem Hochschwenken des Rahmens 46 der Rahmen 25 der Längspositioniereinheit 8 erneut mit den Walzen 27 und 28 auf das Werkstück herabgeschwenkt und auf diese Weise das zweite Werkstück in seiner Position fixiert. Die darunter liegende Trennplatte 10 fährt gleichzeitig mit dem Rahmen 43 der Querpositioniereinheit 9 zurück in die Grundstellung oberhalb der Magazinein­ heit 5, wodurch das von der Längspositioniereinheit 8 festgehaltene zweite Werkstück paßgenau auf das darunter befindliche erste Werkstück abgelegt wird. Erst dann werden die Walzen 27 und 28 angehoben und die Längs­ positioniereinheit 8 fährt ebenfalls in ihre Ausgangs­ position zurück. Nunmehr können die beiden Werkstücke miteinander vernäht werden.

Anzumerken ist, daß bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Kontrolle des gesamten Arbeitsablaufs durch eine speicherprogrammierbare Steuerung erfolgt. Die Moment­ position der Werkstücke zu Beginn des Positioniervor­ ganges ist dabei aus den Bewegungsbeschreibungen des die Werkstücke vorliegenden Handhabungssystems ableitbar. Die Erkennung der erreichten Sollposition erfolgt mittels der vorgesehenen Lichtschranken.

Zweck der in Fig. 8 dargestellten alternativen Aus­ führungsform der Querpositioniereinheit ist eine automa­ tische Anpassung dieser Positioniereinheit auch an sehr unterschiedliche Werkstücklängen, indem der Schlitten 161 mittels des Elektromotors 162 in eine entsprechende Auslegeposition verfahren wird.

Die Funktionsweise diser Anordnung besteht darin, daß beim Transport des Werkstückes aus der Magazineinheit 5 auf den Positioniertisch 6 die in diesem angeordneten Reflexlichttaster 11 und 12 durch das Werkstück betätigt werden. Die Dauer der Betätigung vermittelt zusammen mit der Transportgeschwindigkeit des Handhabungssystems 4 eine Information über die Länge des Werkstücks. Ent­ sprechend dieser Länge wird über den Schlitten 161 die Position der Walze 147 und der zugehörigen Antriebsein­ heit 149 eingestellt.

Es besteht weiterhin die Möglichkeit, die transla­ torischen Bewegungen der Positioniereinheiten 8, 9 jeweils durch zusätzliche Schwenkachsen A und B an den den Walzen abgewandten Endbereichen der Positionierein­ heiten 80 und 90 zu ersetzen, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist.

Diese können so angeordnet sein, daß die gesamten Positioniereinheiten 8, 9 aus einer nicht über dem Tisch 6 befindlichen Lage auf den Tisch herabgeschwenkt werden. Dadurch ist es ferner möglich, auf ein Schwenken der Rahmen 25 und 46 zu verzichten und das Aufsetzen der Walzen 27, 28, 47, 48 auf den Tisch 6 zum Zweck des Positionierens nur durch Verschwenken der gesamten Positioniereinheiten 8, 9 zu erreichen.

Dies hat eine weitere Vereinfachung des Aufbaus dahin­ gehend zur Folge, daß je Positioniereinheit nur noch eine Schwenkachse vorgesehen werden muß und sich dadurch die Zahl der beweglichen Teile weiter verringert.

• Bezugszeichenliste: 1, 2 Tragrahmen
  3 Träger
  4 Handhabungsgerät (Stoffgreifer)
  5 Magazineinheit
  6 Positioniertisch
  7 Nähmaschine
  8, 9 Positioniereinheiten
  10 Trennplatte
  11, 12 Reflexlichtschranken
  13 Sockel
  14, 15 Führungsschienen
  20 Grundplatte
  21, 22 Stützen
  23 Führungsschiene
  24, 25 Rahmen 1 + 2
  26 Drehachse
  27, 28 Walzen
  29 Elektromotoren
  30 Getriebe
  40 Grundplatte
  41, 42 Führungsschienen
  43 Tragrahmen
  44, 45 Kufen
  46 Rahmen
  147, 148
  47, 48 Walzen
  149, 49, 50 Elektromotoren
  151, 51, 52 Getriebe
  53 Pneumatikzylinder
  54, 55 Stützen
  56 Ansatz
  159, 160
  57-60 Lichtschranken
  161 Schlitten
  162 Elektromotor
  163 Spindel
  164 Spindelmutter

Claims (14)

1. Vorrichtung zum automatischen Orientieren und Posi­ tionieren von Werkstücken, insbesondere von flächigen textilen Werkstücken, auf einem Positi­ oniertisch, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine ansteuerbare Positioniereinheit (8, 9) vorgesehen ist, die wenigstens eine oberhalb des Positionier­ tisches (6) beweglich gehalterte, in Richtung auf den Tisch (6) absenkbare, antreibbare Walze (27, 28, 47, 48) aufweist, deren Drehachse in der abgesenkten Stellung in etwa parallel zur Oberfläche des Positioniertisches (6) verläuft, und daß eine oberhalb des Positioniertisches (6) verfahrbare Trennplatte (10) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Positioniereinheiten (8, 9) vorgesehen und so auf dem Positioniertisch (6) angeordnet sind, daß die Drehachsen der zugehörigen Walzen (27, 28, 47, 48) in etwa senkrecht zueinander verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Positioniereinheit (8, 9) aus einer fest mit dem Positioniertisch (6) verbundenen Grundplatte (20, 40), einem daran parallel zur Ebene des Positioniertisches (6) translatorisch bewegbar gehalterten ersten Rahmen (24, 43) sowie einem an diesem jeweils schwenkbar gehalterten zweiten Rahmen (25, 46) besteht, an dem jeweils die Walzen (27, 28 bzw. 47, 48) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Walzen (27, 28, 47, 48) jeweils Elektromotoren (29, 49, 50) sowie von diesen beaufschlagbare Getriebe (30, 51, 52) zugeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verfahren der Positi­ oniereinheiten (8, 9) und der Trennplatte (10) sowie zum Absenken und Anheben der Walzen (27, 28, 47, 48) jeweils Pneumatikzylinder vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinheiten (8, 9) mit Lichtschranken (57-62) versehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Positionierein­ heiten (8, 9) zwei, auf einer gemeinsamen Drehachse (26) angeordnete und angetriebene Walzen (27, 28) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Positionierein­ heiten (8, 9) zwei Walzen (47, 48) aufweist, die getrennt voneinander angeordnet und jeweils mit einer eigenen Antriebseinheit (49, 50, 51, 51) versehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Walzen (47, 48) so angeordnet sind, daß ihre Drehachsen einen Winkel miteinander bilden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Walzen (147, 148) in einem einstell­ baren Abstand voneinander gehaltert sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung des Abstandes der Walzen (147, 148) ein ansteuerbarer Elektromotor (162) sowie eine von diesem beaufschlagbare Spindel (163) vor­ gesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die zu positionierenden Werkstücke vermittels eines Hand­ habungssystems aus einer Magazineinheit entnommen und auf den Positioniertisch verbracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Magazin­ einheit (5) zugewandten Ende des Positioniertisches (6) wenigstens eine Reflexlichtschranke (11, 12) an­ geordnet ist, die mit der Ansteuereinheit für den Elektromotor (162) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung der Positioniereinheiten (8, 9) eine speicherprogrammier­ bare Steuerung vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinheiten (80, 90) um an ihren den Walzen abgewandten Endbereichen ange­ ordnete Achsen (A, B) schwenkbar gehaltert sind.