DE3930688C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung für in Steckbrettern abgestellte Werkstücke.

Solche Werkstücke sind beispielsweise Schaftfräser, Spiralbohrer usw., und soweit hier und im folgenden auf den "Durchmesser" Bezug genommen wird, ist immer der Schaftdurchmesser gemeint.

Bei der Fertigung solcher Schaftwerkzeuge ist es üblich, den innerbetrieblichen Transport in sogenannten Steckbrettern abzuwickeln. Das sind rechteckige Platten aus Holz, Kunststoff oder Metall mit Löchern, die in zueinander parallelen Reihen angeordnet sind und deren Bohrungsdurchmesser wenige Zehntel Millimeter größer sind als die (genormten) Schaftdurchmesser. Der Rapport der Löcher ist unterschiedlich je nach den aufzunehmenden Werkstücken, doch ist der Lochabstand bei jedem Steckbrett in Längs- und Querrichtung nominell identisch.

Die Fertigungsbetriebe verwenden oft eine große Anzahl unterschiedlichster Steckbretter, und ebenso gibt es Unterschiede von Betrieb zu Betrieb (vgl. DE 87 16 159 U1).

In der Fertigung entnimmt eine Bedienungsperson die Werkstücke manuell, präsentiert sie einer Bearbeitungsvorrichtung und steckt sie manuell wieder zurück in das freigemachte Steckloch. Um diesen Vorgang zu automatisieren, ist es bekannt, einen Greifer zu verwenden, der mit den jeweiligen Werkstückachsen ausfluchtbar ist und dann den Vorgang der Entnahme und des Rückführens bewirken kann (vgl. EP 01 28 999 A1).

Bei einem handelsüblichen System ist dem Greifer ein Drehtisch mit Aufnahmelöchern zugeordnet, wobei die Koordinaten der einzelnen Löcher abgespeichert sind und nach Abruf das betreffende Loch angefahren werden kann. Die Werkstücke müssen also zunächst (manuell) in die Drehtische überführt werden, oder aber das gesamte innerbetriebliche Transport- und Handhabungswesen muß auf solche Drehtische abgestellt werden, was allerdings nachteilig ist, weil sie so groß und schwer sind, daß sie nur mit Kran oder Gabelstapler transportierbar sind (vgl. DE 35 07 598 A1).

Man hat auch versucht, den Greifer mit "Augen" zu versehen, so daß er sich die Ausfluchtposition selbst suchen kann. Solche Einrichtungen sind jedoch extrem aufwendig und allenfalls für stets ein und denselben Typ von Werkstück geeignet (vgl. F. Burghardt u. a.: "Flexibles Depalettiersystem", ZwF 84 (1989) 7, S. 368/372).

Eine Handhabungsvorrichtung, die die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist, ist aus der CH-PS 6 59 419 A5 bekannt, wobei die dort vorgesehene waagerechte Lage der Werkstücke auf Paletten als Äquivalent zu der Verwendung von Steckbrettern angesehen wird. Der Rapport zwischen den einzelnen Werkstücken ist dabei fest vorgegeben, und der Vorschub der Paletten ist an diesen Rapport angepaßt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit sehr geringem Aufwand aus Steckbrettern der eingangs definierten Gattung unabhängig vom Lochrapport Werkstücke entnehmen und in sie zurückführen zu können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst; die Unteransprüche definieren bevorzugte Weiterbildungen dieses Konzepts. Es läßt sich zeigen, daß selbst bei der Nachrüstung vorhandener Bearbeitungsmaschinen mit der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung der Aufwand sich innerhalb weniger Monate durch Wegfall der manuellen Handhabung amortisieren läßt.

Die Erfindung basiert auf den folgenden Überlegungen:

Kreuztische, die z. B. mittels Schrittmotoren gesteuert in zwei zueinander senkrechten Achsen verfahrbar sind, stehen als marktgängige preisgünstige Bauteile zur Verfügung. Die relativ zum Kreuztisch stationär angeordnete Abtasteinrichtung gelangt durch einen teils vorprogrammierten, teils aus Ausgangssignalen der Abtasteinrichtung abgeleiteten Verfahrvorgang des Kreuztischs in Abtastkontakt mit den Werkstücken bzw. deren Schäften, und aus den so erzeugten Abtastsignalen werden Steuersignale für die Kreuztisch- Verfahrbewegung abgeleitet derart, daß die Achse eines erfaßten Werkstücks in Ausfluchtung mit dem Greifer gelangt.

Wie die nachstehende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels zeigt, sind die dafür erforderlichen Meß- und Verarbeitungsvorgänge bei ge­ schicktem Aufbau der Vorrichtung sehr einfach.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen weitgehend schematisiert dargestellt und wird nachstehend im einzelnen erläutert.

Fig. 1 ist eine Teil-Seitenansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 ist eine Ansicht in Pfeilrichtung in der Ebene 2-2 der Fig. 1, und

Fig. 3 ist eine Teil-Draufsicht, teilweise weggebrochen, auf die Vorrichtung.

Der wesentliche und neue Bestandteil der Vorrichtung ist die mecha­ nische Abtasteinrichtung, so daß sich die nachfolgende Beschreibung vor allem mit ihr befaßt. Vom Greifer ist nur in Fig. 3 seine Achse 10 angedeutet; vom Kreuztisch ist nur eine Ecke eines auf ihm befe­ stigten Steckbretts 12, bestückt mit Schaftwerkzeugen 14, darge­ stellt. Der Kreuztisch ist in einer ersten Richtung gemäß Pfeil 16 und in einer zweiten Richtung gemäß Pfeil 18 relativ zum Greifer und relativ zu der insgesamt mit 20 bezeichneten Abtasteinrichtung ge­ steuert verfahrbar.

Die Abtasteinrichtung 20 umfaßt einen Sockel 22, zusammengeschraubt aus abgelängten Profilen. Beim Verschrauben werden zwei Blattfedern 24, 26 eingeklemmt, die vom Sockel nach oben ragen, wo in analoger Weise ein Meßtisch 28 mit den Blattfedern verschraubt ist. Zwischen Sockel und Meßtisch sitzen auf den Blattfedern aufgeschraubte Ver­ steifungsklammern 30, 32; sie verhindern, daß die Blattfedern bei Auslenkung tordieren. Die Blattfedern ermöglichen eine begrenzte Verlagerung des Meßtischs in und entgegen Richtung 18, ohne daß es zusätzlicher Führungen bedarf; diese Art der Abstützung ist nahezu reibungsfrei und unempfindlich gegen Verschmutzung.

Vor den Stirnseiten des Meßtischs ragen mit dem Sockel verschraubte Traversen 34, 36 nach oben. Jede von ihnen trägt ein Positionierele­ ment 38 und einen Positionsfühler 40. Die Positionierelemente umfas­ sen jeweils eine Hülse, aus der ein Anschlagstift 42 herausragt; er wird von einer (nicht gezeigten) Feder gegen einen in der Hülse vor­ gesehenen Anschlag gedrückt. Die Lage der beiden Positionierelemente relativ zum Meßtisch ist einstellbar mittels Einstellgewinde und Kontermutter; diese Lage wird so eingestellt, daß der Meßtisch eine (mittlere) Neutralposition gerade spielfrei einnimmt. Bei einer Aus­ lenkung des Meßtischs in der oder entgegen der zweiten Richtung wir­ ken die erwähnten Federn als Rückstellmittel.

Vom Meßtisch 28 ragt ein Anschlagklotz 44 nach unten. Auf einer Seite liegt an ihm der Fühler eines induktiven Weggebers 46 an, der auf dem Sockel montiert ist. Solche Weggeber sind handelsüblich. Auf der an­ deren Seite steht der Anschlagklotz in Wirkverbindung mit einem Elektromagneten 50, wie er beispielsweise als handelsübliche Kompo­ nente von elektrohydraulischen Ventilen marktgängig ist. Bei Erregung des Magneten 50 wird der Anschlagklotz und mit ihm der Meßtisch um eine vorgegebene Strecke, z. B. 4 oder 5 mm, in Richtung 18 verlagert.

Auf dem Meßtisch 28 ist ein winkelförmiger Halter 52 befestigt. Sein horizontaler Schenkel 54 ist mit einem Langloch 56 und einer An­ schlagleiste 58 versehen, so daß der Schenkel parallelverschieblich in oder entgegen Richtung 18 ist und mittels einer Knebelschraube 60 in einer gewünschten Position festlegbar ist. Der vertikale Schenkel 62 trägt eine Halteplatte 64, ebenfalls mit Langloch und Anschlag­ leiste 66 versehen, so daß die Halteplatte in einer gewünschten Ver­ tikalposition mittels Knebelschraube 68 festlegbar ist.

An der Halteplatte 64 ist ein Tastkopfträger 70 festgeklemmt. Er be­ steht einfach aus einer Stange aus Rundmaterial, die zwischen dem eingeklemmten Ende und einem Tastkopf 72 in der Vertikalebene 74 ab­ geflacht ist. Der Tastkopf hat die Form eines horizontal auskragenden flachen gleichschenkligen Dreiecks mit Flanken 76, 78. Auf der der Flanke 78 abgekehrten Seite der Stange weist diese eine zur Flanke 78 symmetrische Abflachung auf.

Auf dem Meßtisch 28 ist ferner eine handelsübliche Meßuhr 80 befe­ stigt, deren Taster an dem horizontalen Schenkel 54 anliegt. Die Meß­ uhr steht auf Null, wenn die Spitze des Dreiecks, von dem die Flan­ ken 76 und 78 ausgehen, in der Ebene liegt, die sich parallel zu Richtung 16 erstreckt und von der Greiferachse 10 durchsetzt ist.

Die Positionsfühler 40 dienen als Sicherheitsschalter, welche den Vorschub des Kreuzschlittens stillsetzen, wenn eine vorgegebene Aus­ lenkung des Meßtischs 28 überschritten wird.

Die Verarbeitungsschaltkreise für die Signale des Weggebers 46 sind nicht dargestellt. Ihren Aufbau kann der Fachmann aus der nachfol­ genden Beschreibung des Funktionsablaufs ableiten.

Vor Beginn der Handhabungsabläufe wird der Halter so verstellt, daß der Tastkopf um das Maß des Nominalradius der abzutastenden Schäfte 14 in Richtung des Pfeiles 18 verlagert wird, was sich auf der Meßuhr 80 ablesen läßt. Dabei steht der Meßtisch natürlich in seiner Neu­ tralposition. Die Höhenlage des Tastkopfes wird auf die Höhe des Steckbretts 12 derart eingestellt, daß der Tastkopf 72 dicht oberhalb der Löcher steht.

Ausgehend von einer Beladeposition des Kreuztischs, in der dieser frei zugänglich ist, wird nach Start-Signal eine Verfahrbewegung des Kreuztischs entgegen Richtung 16 bis in eine Endstellung durchge­ führt, in der das von ihm getragene Steckbrett 12 dicht vor der Ab­ tasteinrichtung 20 steht. Danach erfolgt eine Verfahrbewegung in Richtung des Pfeiles 18. Der Tastkopfträger 70 ist so lang, daß dabei der Tastkopf 72 etwa ausgefluchtet steht mit der der Abtasteinrich­ tung 20 abgekehrten Kante des Steckbretts.

Schließlich stoßen die Schäfte 14 der in Pfeilrichtung 18 führenden Lochreihe des Steckbretts an dem Tastkopfträger 70 an, so daß der Meßtisch 28 ausgelenkt wird. Die Auslenkung wird über Klotz 44 auf den Weggeber 46 übertragen, der ein erstes Steuersignal abgibt. Aus diesem wird ein Befehl für die Kreuztischantriebssteuerung abgelei­ tet, in die Richtung entgegen Pfeil 18 zu verfahren, bis das genannte erste Signal verschwindet. Der Tastkopfträger liegt dann gerade an den Schäften 14 der ersten Lochreihe an. Dies löst eine Verfahrbewe­ gung des Kreuztischs in Richtung des Pfeiles 16 aus, bis die Flanke 76 auf den ersten Schaft aufläuft, den Meßtisch erneut auslenkt und damit ein zweites Signal erzeugt. Wenn der Kreuztisch in derselben Richtung weiterläuft, gleitet der Tastkopf wieder vom ersten Schaft ab, und das Verschwinden des zweiten Signals ergibt ein drittes Sig­ nal. Die Verarbeitungsschaltkreise ermitteln den zwischen diesen zweiten und dritten Signalen vom Kreuztisch zurückgelegten Weg (bei­ spielsweise durch Auszählen der Schrittimpulse, wenn der Kreuz­ tisch von Schrittmotoren angetrieben ist), und veranlassen erstens die Erregung des Elektromagneten 50 und zweitens ein Zurückfahren des Kreuztischs entgegen der Richtung 16 um diesen halben Weg zwischen zweitem und drittem Steuersignal. In dieser Position steht der Grei­ fer ausgefluchtet mit der Achse des ersten Werkstücks, und der Magnet 50 hat dafür gesorgt, daß der Tastkopf 72 von dem betreffenden Loch hinreichenden Abstand hat, daß das Werkstück vom Greifer problemlos entnommen und zurückgesteckt werden kann. Danach wird der Magnet 50 entregt und der beschriebene Abtastvorgang wird erneut gestartet; die Startsignale werden dabei von der Bearbeitungsmaschine geliefert, der die Vorrichtung zugeordnet ist. Nach einem dem Lochrapport entspre­ chenden Verfahrweg des Kreuztischs stößt der Tastkopf 72 auf den zweiten Schaft der ersten Reihe, und der Vorgang wiederholt sich so­ lange, bis die erste Lochreihe abgearbeitet ist.

Der Weg des Kreuztischs zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden zweiten Signalen wird abgespeichert und mit dem jeweils folgenden analogen Wert verglichen. Wenn die neue Weggröße die vorhergehende um ein vorbestimmtes Maß, z. B. 50%, zu überschreiten beginnt (das heißt, das Wegende markierende zweite Signal bleibt aus), signalisiert dies, daß die erste Lochreihe abgearbeitet ist. Daraus wird ein Steuersignal für den Kreuztisch abgeleitet, zunächst entgegen Rich­ tung 18 um eine halbe solche Wegstrecke zwischen zwei aufeinander­ folgenden zweiten Signalen zu verfahren, damit der Tastkopf etwa in die Mitte zwischen erster und zweiter Lochreihe gelangt, und dann entgegen Richtung 16 zu verfahren, bis der Tastkopf wieder etwa über der der Einrichtung 20 abgekehrten Lochbrettkante steht. Erneut er­ folgt ein Verfahren in Richtung 18 bis zur Anlage der Schäfte 14 der zweiten Lochreihe am Tastkopfträger 70, und die beschriebenen Vor­ gänge wiederholen sich, bis die zweite Lochreihe abgearbeitet ist. Danach kommt die dritte Lochreihe dran, usw.

Bei sehr dicht gebohrten Lochreihen kann es passieren, daß der Tast­ kopf nicht genau genug mittig zwischen zwei Lochreihen steht und be­ reits beim Einlaufen in die "Gasse" mit seiner Flanke 78 oder der gegenüberliegenden Abflachung aufstößt; aus den entsprechenden Aus­ lenkungen des Meßtischs kann man dann Korrektursignale ableiten.

Der Weggeber braucht nur Ein-Aus-Signale (Signal vorhanden bzw. Sig­ nal verschwunden) zu liefern, was die Auswertung vereinfacht. Das bedingt allerdings das Vorhandensein der Meßuhr 80 und die manuell vorzunehmende Einstellung der Vorrichtung auf den Schaftdurchmesser. Es ist aber auch möglich, die Meßuhr wegzulassen und statt dessen die Höhe des Ausgangssignals von Weggeber 46 zwischen zweitem und drittem Signal zu erfassen, denn aus diesen drei Angaben läßt sich die Lage der Schaftachse aufgrund einfachster geometrischer Überlegungen bestimmen.

Claims (16)

1. Handhabungsvorrichtung für in Steckbrettern abgestellte Werkstücke, wobei die Steckbretter längs paralleler gerader Reihen angeordnete Stecklöcher aufweisen, umfassend einen in zwei zueinander senkrechten Richtungen relativ zu einem Greifer verfahrbaren Kreuztisch zur Aufnahme der Steckbretter mit ihren Reihen parallel zu einer ersten der Richtungen, welcher Greifer oberhalb des Verfahrbereichs des Kreuztischs zum Entnehmen und einsetzen der Werkstücke aus einem bzw. in ein Steckloch angeordnet ist und durch Verfahren des Kreuztischs mit dem jeweiligen Steckloch in Ausfluchtung bringbar ist, gekennzeichnet durch eine Abtasteinrichtung, relativ zu der der Kreuztisch in der ersten Richtung verfahrbar ist und die für das Erfassen der Präsenz von Werkstücken und deren Achsposition und für die Erzeugung von Steuersignalen für das Verfahren des Kreuztischs ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung ein durch Auflaufen auf mindestens ein Werkstück auslenkbares Tastorgan aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastorgan einen stabförmigen Tastkopfträger umfaßt, dessen Länge der Länge jeweils einer Stecklochreihe entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuztisch zunächst in der zweiten Richtung bis zum Anliegen einer ersten Werkstückreihe an dem Tastkopfträger verfahrbar ist und dadurch ein erstes Steuersignal erzeugt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastkopfträger nahe seinem freien Ende einen Vorsprung aufweist, der durch Auflaufen auf ein Werkstück bei Verfahren des Kreuztischs in der ersten Richtung auslenkbar ist, wodurch ein zweites Steuersignal erzeugt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Verschwinden der Auslenkung ein drittes Steuersignal erzeugt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Verarbeitungsschaltkreise zum Bestimmen der Werkstückachsposition aus dem Verfahrweg zwischen zweitem und drittem Signal und der Größe der Auslenkung, oder aus dem Verfahrweg zwischen zweitem und drittem Signal und dem bekannten Werkstückdurchmesser.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch Verarbeitungsschaltkreise zum Bestimmen des Verfahrwegs zwischen zwei aufeinanderfolgenden zweiten (oder dritten) Signalen, bei der nach Abtastung der ersten Stecklochreihe der Kreuztisch um einen daraus abgeleiteten Teil-Verfahrweg in der zweiten Richtung verfahren wird und danach entgegen der ersten Richtung soweit verfahren wird, daß die zweite Werkstückreihe in Anlage an den Tastkopfträger durch erneutes Verfahren des Kreuztischs in der zweiten Richtung bringbar ist und die zweite Reihe abgetastet werden kann.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung umfaßt:

• - einen stationären Sockel,
• - einen relativ zum Sockel in der zweiten Richtung gegenüber einer Neutralposition verlagerbaren, ein Abtastsystem tragenden Meßtisch, und
• - mindestens einen Positionsgeber zum Erfassen der Position des Meßtischs relativ zum Sockel und zum Erzeugen entsprechender Ausgangssignale.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastsystem zur Anpassung an unterschiedliche Höhenabmessungen der Steckbretter höheneinstellbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Abtastsystems auf dem Meßtisch zur Anpassung an unterschiedliche Werkstückdurchmesser relativ zur Position des Greifers verstellbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßtisch mittels Federbändern vom Sockel getragen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralposition des Meßtischs durch federnd auslenkbare Anschläge definiert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch eine steuerbare Hubeinrichtung zum Auslenken des Meßtischs aus der Neutralposition.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung einen Elektromagneten umfaßt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsgeber einen induktiven Positionsfühler umfaßt.