EP4291512A1 - Transfervorrichtung zur übergabe von bauteilen an eine sicherheitskritische produktionsseite - Google Patents

Transfervorrichtung zur übergabe von bauteilen an eine sicherheitskritische produktionsseite

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Publication number
EP4291512A1
EP4291512A1 EP22713524.1A EP22713524A EP4291512A1 EP 4291512 A1 EP4291512 A1 EP 4291512A1 EP 22713524 A EP22713524 A EP 22713524A EP 4291512 A1 EP4291512 A1 EP 4291512A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
transfer device
production
components
component carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22713524.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Felix WEDE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inores GmbH
Original Assignee
Inores GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inores GmbH filed Critical Inores GmbH
Publication of EP4291512A1 publication Critical patent/EP4291512A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G65/00—Loading or unloading

Definitions

  • Transfer device for transferring components to a safety-critical one
  • the invention relates to a transfer device for transferring components from a supply side to a safety-critical production side on which a production robot is located, the transfer device being designed to pick up components and transfer them to the production side.
  • production robots are known from the prior art, in particular from automobile production, which can pick up ordered components and process them on a production table or similar devices.
  • the production robots are located on a so-called production side, which for safety reasons cannot be entered by personnel.
  • the underlying problem is thus to supply the production robot with the components in an orderly manner without personnel having to enter the production site.
  • a feed side from the production area for example by a protective fence, and a so-called accumulating conveyor or a chute or a similar device, generally a transfer device, from the feed side through the protective fence to the production side.
  • a container with components a so-called component box
  • a production worker can then remove components from the component box and place them in an orderly manner on special pallets of the accumulating conveyor or on shelves of other devices.
  • the accumulation conveyor or a similar device can then bring the ordered components through the protective fence to the production side, where they can be picked up and processed by the production robot.
  • Bin picking stations are self-contained units that comply with all safety regulations and machine directives. These bin-picking stations thus automate exactly the task of removing components from the component box and placing components on the special pallets of the accumulating conveyor or on shelves of other devices.
  • EP 3659744 A1 discloses a production device with an external loading side and an internal processing space. Initially, a workpiece is placed from the outside, i.e. from the loading side, onto a swiveling workpiece table. This can be done manually or via a robot. The production table is then swiveled so that the workpiece can be machined inside by a machine with a machining head. However, the workpiece cannot be removed immediately from the processing robot after processing, but the workpiece table must be swiveled back again, where it can be loaded with new workpieces again.
  • a transfer device for transferring components from a supply side to a safety-critical production side on which a production robot is located, the transfer device being designed to receive at least one component or a plurality of components and to transfer it to the production side, the transfer device comprises at least two component carriers that can be pivoted independently of one another, each of which comprises at least two component receptacles for receiving a component, with the component carriers each being designed as elongated profiles, and with the at least one component carrier being pivotable about an axis and moving from a loading position in which components are moved from one the side facing away from the production side the at least one component receptacle can be placed, can be pivoted into an unloading position, in which the components can be removed from the production side.
  • the component carriers can each be pivoted about axes lying parallel to one another and can be pivoted from a loading position, in which components can be placed on the component holders from a side facing away from the production side, into an unloading position, in which the components can be removed from the production side .
  • This so-called production buffer makes it possible to dispense with the use of accumulating conveyors or similar devices, which in particular eliminates the high investment costs and saves space.
  • the production buffer can be implemented particularly easily thanks to the swiveling component carriers and does not require any conveyor belts or other devices, but simply transports the components by pivoting or rotating the component carriers from the infeed side to the safety-critical production side. While the space requirement of a system comprising a bin-picking station, an accumulating conveyor and a production robot is approximately 15 m 2 , the space required can be reduced to a total of approximately 2 m 2 with the device according to the invention.
  • the transfer device comprises at least two component carriers that can be pivoted independently of one another.
  • at least one of the component carriers can be constantly available for loading, while components can be removed from another component carrier by the production robot. Since the pivoting or rotating movement can also be carried out extremely quickly, there is no delay between the completion of a loading process and the time it is made available to the production robot.
  • the advantages according to the invention already occur, since the component carrier can, for example, be pivoted immediately from the unloading position to the loading position as soon as the production robot has removed a component from the component carrier, and in the loaded state immediately from the loading position to the Unloading can be pivoted, for example, before the production robot can pick up another component from the component carrier.
  • a transport device with several component carriers and several component holders are explained, which, however, can also be used for transport devices with only one component carrier and/or only one component holder per component carrier.
  • the transfer device according to the invention ie the production buffer
  • the production buffer is advantageous not only in combination with a bin-picking station, but also in other applications, for example when the transfer device is loaded manually. Even in this case, the production buffer saves a considerable amount of space or reduces costs compared to accumulation conveyors or other transfer devices known from the prior art.
  • the component carriers are particularly preferably pivotable about horizontal axes or about vertical axes. Furthermore, the axes can lie in a common vertical plane or in a common plane that is inclined with respect to a vertical plane. If the level of the production buffer is arranged vertically, the production buffer can, for example, form part of the side wall of the device, for example with a size of 0.2 m 2 The dimensions of such a production buffer can be, for example, 990 mm ⁇ 1400 mm ⁇ 200 mm. If the plane of the production buffer is inclined relative to the vertical plane, the components can be picked up by the production robot particularly easily, with the space requirement for such a production buffer being around 0.6 m 2 . With these embodiments, a simple control for pivoting the component carrier can be achieved.
  • the axes of the component carriers each run through the centroid axes of the component carriers. This allows pneumatic or electromechanical pivoting or rotating with little effort despite the possibly necessary strong cross-sections and thus high weights of the component carriers.
  • the component carriers are particularly preferably elongated, preferably L-shaped, profiles on which the component receptacles are arranged linearly.
  • the component carriers can be produced in a particularly simple manner, with a component carrier forming a row or line of component receptacles.
  • the component carriers have a first and a second carrier wall and the component receptacles are arranged in a gusset between the first carrier wall and the second carrier wall, the first carrier wall preventing access from the production side to the component carrier in the loading position and the second carrier wall prevents access of the gripping robot to the component carrier in the unloading position.
  • the component carrier can not only represent a receptacle for the components, but also form the safeguard or outer wall of the device or part of the protective fence, since the carrier walls are in both operating positions form a partition between the interior of the device or the infeed side and the production area.
  • the component carriers are positioned in such a way that there is a gap of no more than 0.5 cm, preferably no more than 0.3 cm, between the component carriers, regardless of whether they are are in the loading position or the unloading position.
  • the component carriers also offer impact protection in the event of incorrect operation of the production robot. This can be achieved, for example, when the component carriers are made of metal, preferably steel, and have a thickness of at least 0.5 mm. Alternatively, the component carrier could also be made of plastic or ceramic to achieve the mentioned effect.
  • the component carriers have additional component holders, with components being able to be placed on the additional component holders by the gripping robot in the unloading position of the component holders and components being removable from the additional component holders by the production side in the loading position of the component holders.
  • the component holders on the component carrier are duplicated, so that a component located on the component holder can be removed by the production robot and the gripping robot can place the next component on the other component holder immediately behind or next to it.
  • the component carrier thus has at least two component receptacles in the same longitudinal direction, as a result of which the component carrier can be loaded and unloaded at the same time at this point.
  • the transfer device can also include a control device which is designed to swivel empty component carriers from the unloading position into the loading position and to swivel full component carriers from the loading position into the unloading position.
  • An evaluation unit can detect when a component carrier is fully, partially or not loaded, which, as is known from the prior art, could receive sensor signals from a large number of sensors, each of which monitors one of the component receptacles.
  • this method can only be implemented at great expense.
  • the solution according to the invention therefore comprises an evaluation unit, a camera connected to the evaluation unit and a light point under each of the component receptacles of all component carriers, with a respective light point being recognizable by the camera when the respective component receptacle is unoccupied and from the Camera is unrecognizable when a component is on the respective component recording, the evaluation unit being designed to recognize a component recording as occupied or covered if a respective light point in the image recorded by the camera is visible or not.
  • This solution has the advantage that the evaluation unit only has to have one control input in order to receive the image from the camera. The evaluation of the image recorded by the camera, whether points of light are visible in the image or not, can be implemented comparatively easily.
  • all light points of a component carrier can preferably be illuminated by a single light source, preferably an LED bar, and can each be formed by openings in the area of the component receptacles, with each component carrier also preferably comprising a further opening through which the light source can be seen. even if all component holders are occupied by components. This enables a simple functional check of the light source without having to remove a component from the component carrier.
  • a single light source preferably an LED bar
  • the invention creates a particularly space-saving bin picking station, i.e. a device comprising a transfer device according to one of the embodiments described above and a gripping robot, the gripping robot being designed to pick up a component from a container and to pick it up from the container to place the recorded component on the transfer device.
  • the device In order to design the device to be closed, it can comprise a housing, with the gripper robot being enclosed by the housing and the component carrier forming a side wall of the device, with the container being insertable into the device via an insertion opening on the feed side.
  • the device is designed to be particularly compact and safe and can be sold in particular as a modular unit that does not require a connection to an accumulating conveyor or the like.
  • a system can thus be created comprising a device and a production robot located on the production side, which is designed to receive components from component carriers, which are in the unloading position.
  • FIG. 1 shows a system with a manual work station, an accumulating conveyor and a production robot according to the prior art.
  • FIG. 2 shows a device according to the invention in a first perspective view.
  • FIG. 3 shows the device from FIG. 2 in a second perspective view.
  • FIGS. 4a and 4b show a first embodiment of a production buffer of the device according to the invention from two different directions.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of a production buffer of the device according to the invention.
  • FIG. 6 shows a third embodiment of a production buffer of the device according to the invention.
  • FIG. 7 shows a detail of the production buffer of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a system known from the prior art, in which a production worker 1 removes components 2 from a container 3 and places them in an orderly position on a special pallet 4 of an accumulating conveyor 5 .
  • the components 2 are not arranged in the container 3 and must therefore be brought into the correct position manually by the production worker 1 before they are placed on the pallet 4 of the accumulating conveyor 5 .
  • the accumulating conveyor 5 brings the now arranged components 2 on the pallet 4 from the feed side 6, on which the production worker 1 is working, to the safety-critical production side 7, which staff may not enter.
  • the feed side 6 is separated from the production side 7 by a protective fence 8 .
  • This system is particularly common in the automotive industry.
  • a device 11 is provided according to Figures 2 and 3, i.e. a bin-picking station, which has a transfer device 12 designed as a production buffer, as a result of which traditional accumulating conveyors 5 as shown in Figure 1 can be dispensed with.
  • the device 11 is described in detail below, with the components 2, the container 3, the feed side 6, the production side 7, the protective fence 8, the production robot 9 and the production table 10 being unchanged compared to the embodiment of FIG Reference numerals are provided.
  • the device 11 comprises a housing 13 with an opening 14 into which the container 3 with the components 2 can be inserted manually or automatically from the accessible feed side 6 .
  • a gripping robot 15 with a gripping arm is provided inside the housing 13, which is designed to remove components 2 from the container 2 pushed into the device 11, if necessary to subject them to a quality control, for example by means of a camera and an image evaluation unit, and in an orderly position to spend on the transfer device 12.
  • the transfer device 12 designed as a production buffer is generally designed to receive a large number of components 2 and transfer them to the production side 7 .
  • the production robot 9 can pick up the ordered components 2 and process them on the production table 10 .
  • the term “pivoting” also includes the term “twisting”.
  • the component holders 18 can include, for example, one or more centering pins and/or guides for the component 2 in order to ensure the correct positioning of the components 2 on the component carrier 17 .
  • the shape of the component holder 18 and the mutual distance between two component holders 18 on a component carrier 17 is usually of the Shape and dimensions of the component to be placed 2 dependent.
  • the number of component carriers 17 can also be selected essentially at will, preferably between two and fifteen, particularly preferably between four and ten.
  • the number of component receptacles 18 and the number of component carriers 17 can be selected in such a way that up to a hundred components 2 can be accessible on the production side 7 at the same time.
  • the component carriers 17 can each be pivoted about an axis A without a translational movement and pivoted from a loading position, in which components 2 can be placed on the component receptacles 18 by the gripping robot 15, to an unloading position, in which the components 2 of can be found on the production page 7. Due to the pivotability of the component carrier 17, there is no need for a linear transfer device. As a rule, the gripping robot 15 cannot place any components 2 on the component receptacles 18 when the component carrier 17 is in the unloading position, and the production robot 9 cannot remove any components 2 from the component receptacles 18 when the component carrier is in the loading position.
  • the component receptacles 18 are designed in such a way that a component 2 located thereon does not slip with respect to the component carrier 17 during pivoting.
  • the component carriers 17 can be pivoted about the axes A independently of one another, for which purpose a separate control unit can be provided.
  • the component carrier 17 can preferably be pivoted pneumatically or electromechanically.
  • the shaft thickness of a rotary bearing can be 20 mm, for example.
  • An empty component carrier 17 is usually pivoted into the loading position and then filled by the gripping robot 15 . As soon as the component carrier 17 is full, it is pivoted into the unloading position, where the components 2 can be removed by the production robot 9 . Since the component carriers 17 can be pivoted independently of one another, at least one component carrier 17 can be in the unloading position and one component carrier 17 in the loading position, which can generally ensure that components 2 can be made available to the production robot 9 at any time .
  • the transfer device 12 has six component carriers 17, each of which has thirteen Have component receptacles 18 and are pivotable about vertical axes A. They are arranged in a common vertical plane, so that the production buffer can be designed, for example, as a side wall of the device 11 or the housing 13, as is also shown in FIGS.
  • Figure 4a shows the production buffer from the production side 7. All component receptacles 18 are filled and the component carriers 17 are all in the unloading position, i.e. the components 2 are accessible on the production side.
  • Figure 4b shows the production buffer of Figure 4a from the rear, i.e. from the inside of the device 11.
  • the component carriers 17 have further component receptacles 18b on the rear, i.e. on the side facing away from the component receptacles 18, which are filled by the gripping robot 15 can be used, while components 2 can be picked up by the production robot 9 from the component receptacles 18 .
  • Figure 5 shows an embodiment which is alternative to the embodiments of Figures 4a and 4b.
  • six component carriers 17 are used, each of which can be pivoted about a horizontal axis A.
  • the component carriers 17 each have seven component receptacles 18 .
  • the axes A are again in a common vertical plane, so that the production buffer could be used as a side wall of the device 11 or the housing 13 .
  • five of the six component carriers 17 are in an unloading position and one of the component carriers 17 is in the loading position.
  • FIG. 6 shows a further embodiment in which the component carriers can each be pivoted about a horizontal axis A.
  • the axes A do not lie in a common vertical plane, but in a plane that is inclined with respect to a vertical plane. This can be provided in particular in order to improve accessibility for the production robot 9 .
  • the component carriers 17 in this embodiment are elongated, L-shaped profiles on which the component receptacles 18 are arranged linearly, ie along a line and not in an array.
  • the component carriers 17 can also have a first carrier wall 19 and a second carrier wall 20, with the component receptacles 18 being arranged in a gusset between the carrier walls 19, 20.
  • the first support wall 19 is intended to provide access on the part of the Prevent production side on the component carrier 17 in the loading position and the second support wall 20 is intended to prevent access of the gripping robot 15 to the component carrier 18 in the unloading position.
  • the lowest component carrier 17 is in the unloading position and the second carrier wall 20 prevents the gripping robot 15 from accessing the component carrier 17 .
  • the second component carrier 17 from below is in a loading position, so that the first carrier wall 19 prevents the production robot 9 from accessing the component carrier 17 .
  • the support walls are at an angle of 90° to one another.
  • the component carriers are each pivoted clockwise at an angle of 90° in order to bring the component carriers 17 from the loading position into the unloading position, and pivoted counterclockwise at an angle of 90° in order to move the component carriers 17 from the unloading position into the loading position to spend.
  • the component carrier 17 can only be pivoted in a predetermined angular range and/or can only be moved in a first pivoting direction from the loading position to the unloading position and only in a second pivoting direction from the unloading position to the loading position , wherein the first pivoting direction is preferably opposite to the second pivoting direction.
  • the predetermined angular range for pivoting can also be 180°, for example, and the pivoting direction can be selected as desired.
  • the component carrier 17 is not an L-shaped profile, but a plate, ie a single carrier wall, which in the simplest embodiment is provided with component receptacles 18 on only one side. The side of the plate with the component receptacles 18 can thus be pivoted from the unloading position to the loading position and vice versa by rotating it through 180°, with the pivoting direction being arbitrary.
  • the component carriers 17 can have further component receptacles 18b, which are arranged, for example, on the back of the board.
  • components 2 can be placed on the further component receptacles 18b by the gripping robot 15 in the unloading position of the component carrier 17 and components 2 can be removed from the production side 7 from the further component receptacles 18b in the loading position of the component carrier 17 .
  • This principle can be extended if the component carrier 17 has, for example, three, four or more carrier walls, with component receptacles 18 being arranged in the gussets of the carrier walls, so that a rotation of the component carrier 17 by 360°, three, four or more components 2 can also be provided in the same longitudinal position of the component carrier 17.
  • the component carriers 17 are preferably created in such a way that an arm of the production robot 9 is prevented from being punched through in the event of a malfunction.
  • the component carrier can be made of metal, preferably steel, and have a thickness of at least 0.5 mm. Alternative materials such as plastic or even ceramics could also be used for the component carriers, for example in order to make them particularly lightweight and therefore easily pivotable.
  • the component carriers 17 are positioned in such a way that there is a gap of at most 0.5 cm, preferably at most 0.3 cm, between the component carriers 17, regardless of whether they are in the loading position or the unloading position condition. Referring to FIGS. 4a-6, it can be seen that the gap is generally chosen to be so small that reaching through between the component carriers 17 is impossible.
  • FIG. 7 shows a particularly advantageous possibility by means of which the device 11 can determine whether a component 2 is located on a component receptacle 18 .
  • the device 11 can determine whether a component 2 is located on a component receptacle 18 .
  • a camera or an evaluation unit connected to it can determine by recognizing a luminous point 21 whether the associated component holder 18 is occupied or not.
  • all luminous points 21 are illuminated by a common light source, here an LED strip 22, with an opening, e.g. a bore, being provided in the component carrier 17 for each luminous point 21, through which the LED strip 22 can be seen is. All luminous points 21 of the component carrier 17 are thus illuminated by a single light source.
  • a further opening 23 can also be provided in the component carrier 17 through which the light source can be seen in order to generate a control light.
  • the further opening 23 is provided on the component carrier 17 in such a way that the control light can be seen even if all component receptacles 18 are occupied by a component 2. This means that the functionality of the light source can be checked at any time. If the control light were not present, it would not be possible to distinguish whether all component receptacles 18 are occupied by a component 2 or whether the light source is non-functional.
  • the presence of a component 2 on a component holder 18 is determined by detecting a visible or non-visible illuminated point 21 in the image of a camera
  • the presence of a component 2 can also be detected using a programmable logic controller (PLC) with conventional sensors be detected.
  • PLC programmable logic controller
  • the conventional sensors are, for example, light barriers, capacitive or inductive sensors.
  • a purely mechanical detection of components 2 on the component holders 18 is also possible.
  • the device is designed to pick up only one type of component 2 from the container 3 and place it on the component carrier 17 .
  • several containers 3 could also be introduced into the device 11, in each of which different components 2 with different dimensions are fed, e.g. there are components 2 with first dimensions in the first container 3 and components 2 with second dimensions. It can be seen that it may be necessary to adapt component mounts 18 to the different components 2 if the component mounts 18 are not designed as universal component mounts for components 2 of different dimensions.
  • device 11 can comprise at least one first component carrier 17, which comprises first component holders 18, onto which components 2 with first dimensions can be placed, and at least one second component carrier 17, which comprises second component holders 18, onto which components 2 with second dimensions can be placed are.
  • a component carrier 17 could be used, which includes both at least one first component receptacle 18, onto which components 2 with first dimensions can be placed, and at least one second component receptacle 18, onto which components 2 with second dimensions can be placed.
  • the gripping robot 15 can now be designed to pick up components 2 with the first dimensions from the first container 3 and place them on a first component holder 18, which is designed to receive corresponding components 2, and components 2 with second dimensions from the second container 3 record and place on a second component holder 18, which is designed to accommodate corresponding components 2.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Transfervorrichtung (12) zur Übergabe von Bauteilen (2) von einer Zuführseite an eine sicherheitskritische Produktionsseite (7), an der sich ein Produktionsroboter (9) befindet, wobei die Transfervorrichtung (12) dazu ausgebildet ist, Bauteile (2) aufzunehmen und zur Produktionsseite (7) zu überführen, wobei die Transfervorrichtung (12) zumindest einen verschwenkbaren Bauteilträger (17), bevorzugt zumindest zwei verschwenkbare Bauteilträger (17), umfasst, der zumindest eine Bauteilaufnahme (18), bevorzugt zwei Bauteilaufnahmen (18), zur Aufnahme eines Bauteils (2) umfasst, wobei die Bauteilträger (17) jeweils um parallel zueinander liegende Achsen (A) schwenkbar sind und von einer Beladestellung, in welcher Bauteile (2) von einer der Produktionsseite (7) abgewandten Seite auf die Bauteilaufnahmen (18) legbar sind, in eine Entladestellung verschwenkbar sind, in welcher die Bauteile (2) von der Produktionsseite (7) entnehmbar sind.

Description

Transfervorrichtung zur Übergabe von Bauteilen an eine sicherheitskritische
Produktionsseite
Die Erfindung betrifft eine Transfervorrichtung zur Übergabe von Bauteilen von einer Zuführseite an eine sicherheitskritische Produktionsseite, an der sich ein Produktionsroboter befindet, wobei die Transfervorrichtung dazu ausgebildet ist, Bauteile aufzunehmen und zur Produktionsseite zu überführen.
Aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der Automobilproduktion, ist der Einsatz von Produktionsrobotern bekannt, welche geordnete Bauteile aufgreifen und an einem Produktionstisch oder ähnlichen Vorrichtungen verarbeiten können. Die Produktionsroboter befinden sich auf einer sogenannten Produktionsseite, welche aus Sicherheitsgründen nicht von Personal betreten werden darf. Das zugrundeliegende Problem besteht somit darin, dem Produktionsroboter die Bauteile in einer geordneten Weise zuzuführen, ohne dass Personal die Produktionsseite betreten müsste.
Üblicherweise wird dies dadurch gelöst, dass eine Zuführseite räumlich vom Produktionsbereich getrennt ist, beispielsweise durch einen Schutzzaun, und ein sogenannter Stauförderer oder eine Rutsche oder eine ähnliche Vorrichtung, im Allgemeinen eine Transfervorrichtung, von der Zuführseite durch den Schutzzaun zur Produktionsseite geführt ist. Bei diesem Aufbau der Produktionsanlage kann ein Behälter mit Bauteilen, eine sogenannte Bauteilkiste, an der Zuführseite bereitgestellt werden, in der die Bauteile ungeordnet vorliegen. Ein Produktionsmitarbeiter kann daraufhin Bauteile aus der Bauteilkiste entnehmen und diese in einer geordneten Lage auf speziellen Paletten des Stauförderers oder auf Ablagen anderer Vorrichtungen auflegen. Der Stauförderer oder eine ähnliche Vorrichtung kann daraufhin die geordneten Bauteile durch den Schutzzaun zur Produktionsseite verbringen, wo sie vom Produktionsroboter aufgegriffen und verarbeitet werden können.
Elm diesen Prozess zu automatisieren, sehen bekannte Weiterentwicklungen vor, dass der Produktionsmitarbeiter durch eine automatisierte Station, eine sogenannte Bin-Picking- Station, ersetzt wird. Bei Bin-Picking-Stationen handelt es sich um abgeschlossene Einheiten, die alle Sicherheitsvorschriften und Maschinenrichtlinien erfüllen. Diese Bin- Picking-Stationen automatisieren somit exakt die Tätigkeit der Entnahme von Bauteilen aus der Bauteilkiste und des Einlegens von Bauteilen in die speziellen Paletten des Stauförderers oder auf Ablagen anderer Vorrichtungen. Die nun vorliegenden Systeme umfassend manuelle Ablage oder Bin-Picking-Station, Stauförderer und Produktionsroboter weisen jedoch weiterhin Nachteile auf, da es sich um ein kostenintensives System mit hohen Instandhaltungskosten handelt, das einen großen Platzbedarf aufweist.
Die EP 3659744 Al offenbart eine Produktionsvorrichtung mit einer außenliegenden Beladeseite und einem innenliegenden Bearbeitungsraum. Eingangs wird ein Werkstück von außen, d.h. von der Beladeseite, auf einen ver sch wenkbaren Werkstücktisch gelegt. Dies kann manuell oder über einen Roboter erfolgen. Danach wird der Produktionstisch verschwenkt, damit das Werkstück im Inneren von einer Maschine mit einem Bearbeitungskopf bearbeitet werden kann. Das Werkstück kann nach der Bearbeitung jedoch nicht unmittelbar vom Bearbeitungsroboter abgenommen werden, sondern der Werkstücktisch muss wieder zurückgeschwenkt werden, wo er wieder mit neuen Werkstücken beladen werden kann.
Die DE 202004 009601 Ul beschreibt einen Drehtisch, auf dem zumindest zwei Konsolen montiert sind. Die werden Werkstücke werden auf einer Seite durch eine Bedienperson auf eine Werkzeugplatte der Konsole montiert. Gleichzeitig kann ein Roboter auf der anderen Seite das Werkstück bearbeiten und auch von der Konsole entnehmen. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um eine Vorrichtung, die ein Bauteil von einer sicheren Seite auf eine sicherheitskritische Produktionsseite übergibt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Transfervorrichtung zur Übergabe von Bauteilen von einer Zuführseite an eine sicherheitskritische Produktionsseite mit einem Produktionsroboter zu schaffen, die kostengünstiger ausgebildet werden kann und einen geringeren Platzbedarf aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Transfervorrichtung zur Übergabe von Bauteilen von einer Zuführseite an eine sicherheitskritische Produktionsseite, an der sich ein Produktionsroboter befindet, wobei die Transfervorrichtung dazu ausgebildet ist, zumindest einen Bauteil bzw. mehrere Bauteile aufzunehmen und zur Produktionsseite zu überführen, wobei die Transfervorrichtung zumindest zwei unabhängig voneinander verschwenkbare Bauteilträger umfasst, die jeweils zumindest zwei Bauteilaufnahmen zur Aufnahme eines Bauteils umfassen, wobei die Bauteilträger jeweils als längliche Profile ausgebildet sind, und wobei der zumindest eine Bauteilträger um eine Achse schwenkbar ist und von einer Beladestellung, in welcher Bauteile von einer der Produktionsseite abgewandten Seite auf die zumindest eine Bauteilaufnahme legbar sind, in eine Entladestellung verschwenkbar ist, in welcher die Bauteile von der Produktionsseite entnehmbar sind.
Es wird bevorzugt, dass die Bauteilträger jeweils um parallel zueinander liegende Achsen schwenkbar sind und von einer Beladestellung, in welcher Bauteile von einer der Produktionsseite abgewandten Seite auf die Bauteilaufnahmen legbar sind, in eine Entladestellung verschwenkbar sind, in welcher die Bauteile von der Produktionsseite entnehmbar sind.
Dieser sogenannte Produktionspuffer ermöglicht, dass auf den Einsatz von Stauförderern oder ähnlichen Vorrichtungen verzichtet werden kann, wodurch insbesondere die hohen Investitionskosten entfallen und ein Raumgewinn erzielt wird. Der Produktionspuffer kann durch die ver schwenkbaren Bauteilträger besonders einfach umgesetzt werden und benötigt keine Förderbänder oder andere Vorrichtungen, sondern verbringt die Bauteile einfach durch eine Schwenk- oder Drehbewegung der Bauteilträger von der Zuführseite an die sicherheitskritische Produktionsseite. Während der Platzbedarf eines Systems umfassend eine Bin-Picking-Station, einen Stauförderer und einen Produktionsroboter ca. 15 m2 beträgt, kann der benötigte Platz mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf insgesamt ca. 2 m2 reduziert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Transfervorrichtung zumindest zwei unabhängig voneinander ver schwenkbare Bauteilträger. Dadurch kann zumindest einer der Bauteilträger ständig zur Beladung bereitstehen, während Bauteile vom Produktionsroboter von einem anderen Bauteilträger entnommen werden können. Da die Schwenk- oder Drehbewegung zudem äußerst schnell durchgeführt werden kann, kommt es zu keiner Zeitverzögerung von der Fertigstellung eines Beladeprozesses bis zur Bereitstellung an den Produktionsroboter. Selbst im Fall eines einzigen Bauteilträgers treten jedoch bereits die erfindungsgemäßen Vorteile auf, da der Bauteilträger beispielsweise sofort von der Entladestellung in die Beladestellung geschwenkt werden kann, sobald der Produktionsroboter einen Bauteil vom Bauteilträger entnommen hat, und im beladenen Zustand sofort wieder von der Beladestellung in die Entladestellung verschwenkt werden kann, beispielsweise noch bevor der Produktionsroboter einen weiteren Bauteil vom Bauteilträger aufnehmen kann. Im folgenden werden Ausführungsvarianten für eine Transportvorrichtung mit mehreren Bauteilträgern und mehreren Bauteilaufnahmen erläutert, die jedoch auch für Transportvorrichtungen mit nur einem Bauteilträger und/oder nur einer Bauteilaufnahme pro Bauteilträger anwendbar sind. Es hat sich zudem herausgestellt, dass die erfmdungsgemäße Transfervorrichtung, d.h. der Produktionspuffer, nicht nur in Kombination mit einer Bin-Picking-Station vorteilhaft ist, sondern auch in anderen Anwendungsfällen, beispielsweise wenn die Transfervorrichtung manuell beladen wird. Selbst in diesem Fall erzielt der Produktionspuffer im Vergleich zu Stauförderern oder anderen aus dem Stand der Technik bekannten Transfervorrichtungen einen erheblichen Raumgewinn bzw. eine Kostenreduktion.
Besonders bevorzugt sind die Bauteilträger jeweils um horizontale Achsen oder um vertikale Achsen verschwenkbar. Weiters können die Achsen in einer gemeinsamen vertikalen Ebene oder in einer gemeinsamen Ebene liegen, die gegenüber einer vertikalen Ebene geneigt ist. Wenn die Ebene des Produktionspuffers vertikal angeordnet ist, kann der Produktionspuffer beispielsweise einen Teil der Seitenwand der Vorrichtung bilden, beispielsweise in einer Größe von 0,2 m2 Die Maße eines solchen Produktionspuffers können beispielsweise 990 mm x 1400 mm x 200 mm betragen. Wenn die Ebene des Produktionspuffers gegenüber der vertikalen Ebene geneigt ist, können die Bauteile besonders einfach vom Produktionsroboter aufgenommen werden, wobei der Platzbedarf eines solchen Produktionspuffers bei ca. 0,6 m2 liegt. Mit diesen Ausführungsformen kann eine einfache Steuerung zur Schwenkung der Bauteilträger erzielt werden.
Weiters ist bevorzugt, wenn die Achsen der Bauteilträger jeweils durch die Schwerachsen der Bauteilträger verlaufen. Dies ermöglicht, dass trotz möglicherweise notwendiger starker Querschnitte und damit hohen Gewichten der Bauteilträger ein pneumatisches oder elektromechanisches Schwenken oder Drehen mit geringem Kraftaufwand ermöglicht wird.
Besonders bevorzugt sind die Bauteilträger längliche, bevorzugt L-förmige, Profile, auf welchen die Bauteilaufnahmen linear angeordnet sind. Dadurch können die Bauteilträger besonders einfach hergestellt werden, wobei ein Bauteilträger eine Reihe bzw. Zeile von Bauteilaufnahmen bildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Bauteilträger eine erste und eine zweite Trägerwand auf und die Bauteilaufnahmen sind in einem Zwickel zwischen der ersten Trägerwand und der zweiten Trägerwand angeordnet, wobei die erste Trägerwand den Zugang seitens der Produktionsseite auf den Bauteilträger in der Beladestellung verhindert und die zweite Trägerwand den Zugang des Greifroboters auf den Bauteilträger in der Entladestellung verhindert. Dadurch können die Bauteilträger nicht nur eine Aufnahme für die Bauteile darstellen, sondern auch die Absicherung bzw. Außenwand der Vorrichtung oder einen Teil des Schutzzaunes bilden, da die Trägerwände in beiden Betriebsstellungen eine Trennwand zwischen dem Inneren der Vorrichtung bzw. der Zuführseite und dem Produktionsbereich bilden.
Damit der Produktionspuffer auch eine durchgängige Seitenwand der Vorrichtung bilden kann, ist bevorzugt, wenn die Bauteilträger derart positioniert sind, dass ein Spalt von maximal 0,5 cm, bevorzugt maximal 0,3 cm, zwischen den Bauteilträgern vorliegt, unabhängig davon, ob sich diese in der Beladestellung oder der Entladestellung befinden.
Weiters ist besonders vorteilhaft, wenn die Bauteilträger auch einen Schlagschutz bei einer Fehlbedienung des Produktionsroboters bieten. Dies kann beispielsweise erreicht werden, wenn die Bauteilträger aus Metall, bevorzugt Stahl, gefertigt sind und eine Dicke von mindestens 0,5 mm aufweisen. Alternativ könnten die Bauteilträger auch aus Kunststoff oder Keramik gefertigt werden, um den genannten Effekt zu erzielen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Bauteilträger weitere Bauteilaufnahmen auf, wobei Bauteile in der Entladestellung der Bauteilträger vom Greifroboter auf die weiteren Bauteilaufnahmen legbar sind und Bauteile in der Beladestellung der Bauteilträger von der Produktionsseite von den weiteren Bauteilaufnahmen entnehmbar sind. Dadurch werden die Bauteilaufnahmen am Bauteilträger doppelt ausgeführt, sodass ein auf der Bauteilaufnahme befindlicher Bauteil vom Produktionsroboter entnommen werden kann und unmittelbar dahinter bzw. daneben ein nächster Bauteil vom Greifroboter auf die weitere Bauteilaufnahme legbar ist. Der Bauteilträger weist somit auf derselben Längsrichtung zumindest zwei Bauteilaufnahmen auf, wodurch der Bauteilträger an dieser Stelle gleichzeitig beladen und entladen werden kann.
Die Transfervorrichtung kann weiters eine Steuereinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, leere Bauteilträger von der Entladestellung in die Beladestellung zu verschwenken und volle Bauteilträger von der Beladestellung in die Entladestellung zu verschwenken. Dadurch kann das Verfahren einerseits automatisiert und andererseits auch optimiert werden, da es nicht zu einem Verschwenken von nur teilweise beladenen Bauteilträgern kommt.
Das Erkennen, wann ein Bauteilträger vollständig, teilweise oder nicht beladen ist, kann durch eine Auswerteeinheit erfolgen, welche wie aus dem Stand der Technik bekannt Sensorsignale von einer Vielzahl von Sensoren erhalten könnte, die jeweils eine der Bauteilaufnahmen überwachen. Dieses Verfahren ist jedoch aufgrund der hohen Anzahl an benötigten Sensoren, der Vielzahl an erforderlichen Steuereingängen an der Auswerteeinheit und der komplizierten Auswertung nur mit einem großen Kostenaufwand umsetzbar. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Lösung daher eine Auswerteeinheit, eine mit der Auswerteeinheit verbundene Kamera und einen Leuchtpunkt unter jeder der Bauteilaufnahmen aller Bauteilträger, wobei ein jeweiliger Leuchtpunkt von der Kamera erkennbar ist, wenn die jeweilige Bauteilaufnahme unbelegt ist und von der Kamera unerkennbar ist, wenn sich ein Bauteil auf der jeweiligen Bauteilaufnahme befindet, wobei die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, eine Bauteilaufnahme als belegt oder verdeckt zu erkennen, wenn ein jeweiliger Leuchtpunkt im von der Kamera aufgenommenen Bild ersichtlich ist oder nicht. Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Auswerteeinheit nur einen Steuereingang aufweisen muss, um das Bild der Kamera zu erhalten. Die Auswertung des von der Kamera aufgenommenen Bildes, ob Lichtpunkte im Bild ersichtlich sind oder nicht, kann vergleichsweise einfach umgesetzt werden.
In der letztgenannten Ausführungsform können alle Leuchtpunkte eines Bauteilträgers bevorzugt durch eine einzige Lichtquelle, bevorzugt eine LED-Leiste, beleuchtet und jeweils durch Öffnungen im Bereich der Bauteilaufnahmen ausgebildet werden, wobei jeder Bauteilträger weiters bevorzugt eine weitere Öffnung umfasst, durch welche die Lichtquelle ersichtlich ist, selbst wenn alle Bauteilaufnahmen von Bauteilen belegt sind. Dies ermöglicht eine einfache Funktionsüberprüfung der Lichtquelle, auch ohne ein Bauteil vom Bauteilträger entnehmen zu müssen.
In einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine besonders platzsparende Bin-Picking- Station, d.h. eine Vorrichtung umfassend eine Transfervorrichtung nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und einen Greifroboter, wobei der Greifroboter dazu ausgebildet ist, einen Bauteil aus einem Behälter aufzunehmen und den aus dem Behälter aufgenommenen Bauteil auf die Transfervorrichtung zu legen.
Um die Vorrichtung abgeschlossen auszubilden, kann diese ein Gehäuse umfassen, wobei der Greifroboter vom Gehäuse umschlossen ist und die Bauteilträger eine Seitenwand der Vorrichtung bilden, wobei der Behälter über eine Einschuböffnung seitens der Zuführseite in die Vorrichtung einbringbar ist. Dadurch wird die Vorrichtung besonders kompakt und sicher ausgebildet und kann insbesondere als modulare Einheit vertrieben werden, die keinen Anschluss an einen Stauförderer oder ähnliches benötigt.
Insgesamt kann somit ein System umfassend eine Vorrichtung und einen auf der Produktionsseite befindlichen Produktionsroboter geschaffen werden, welcher dazu ausgebildet ist, Bauteile von Bauteilträgem aufzunehmen, welche sich in der Entladestellung befinden.
Vorteilhafte und nicht einschränkende Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt ein System mit einem manuellen Arbeitsplatz, einem Stauförderer und einem Produktionsroboter gemäß dem Stand der Technik.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Perspektivansicht.
Figur 3 zeigt die Vorrichtung von Figur 2 in einer zweiten Perspektivansicht.
Figur 4a und 4b zeigen eine erste Ausführungsform eines Produktionspuffers der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus zwei unterschiedlichen Richtungen.
Figur 5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Produktionspuffers der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 6 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Produktionspuffers der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 7 zeigt ein Detail des Produktionspuffers der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes System, bei dem ein Produktionsmitarbeiter 1 Bauteile 2 aus einem Behälter 3 entnimmt und in einer geordneten Lage auf eine spezielle Palette 4 eines Stauförderers 5 auflegt. Die Bauteile 2 liegen im Behälter 3 ungeordnet vor und müssen daher vom Produktionsmitarbeiter 1 manuell in eine richtige Lage gebracht werden, bevor diese auf die Palette 4 des Stauförderers 5 aufgelegt werden.
Der Stauförderer 5 bringt die nun geordneten Bauteile 2 auf der Palette 4 von der Zuführseite 6, an welcher der Produktionsmitarbeiter 1 arbeitet, zur sicherheitskritischen Produktionsseite 7, die von Personal nicht betreten werden darf. Die Zuführseite 6 ist von der Produktionsseite 7 durch einen Schutzzaun 8 getrennt. Auf der Produktionsseite 7 befindet sich ein Produktionsroboter 9, welcher die auf der Palette 4 geordnet vorliegenden Bauteile 2 aufgreift und auf einem Produktionstisch 10 verarbeitet. Dieses System ist insbesondere in der Automobilindustrie verbreitet.
Es ist bekannt, den Produktionsmitarbeiter 1 durch eine sogenannte Bin-Picking-Station zu ersetzen, welche mittels eines Greifroboters in den Behälter 3 greift, um einen Bauteil 2 aufzugreifen, gegebenenfalls einer Qualitätskontrolle zu unterziehen, in die richtige Lage zu bringen und auf die Palette 4 des Stauförderers 5 aufzulegen. Die Mechanik und Steuerung der im folgenden beschriebenen Vorrichtung, insbesondere die allgemeinen Techniken zur Aufnahme von ungeordneten Bauteilen 2 aus dem Behälter 3 und dem Verbringen der Bauteile 2 in eine vorbestimmte Position, sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Das im folgenden beschriebene System ist jedoch insbesondere im Hinblick auf die Übergabe der Bauteile 2 zum Produktionsbereich 6 weiterentwickelt.
Erfindungsgemäß wird gemäß den Figuren 2 und 3 eine Vorrichtung 11 vorgesehen, d.h. eine Bin-Picking-Station, welche eine als Produktionspuffer ausgebildete Transfervorrichtung 12 aufweist, wodurch auf traditionelle Stauförderer 5 wie in Figur 1 gezeigt verzichtet werden kann. Im Folgenden wird die Vorrichtung 11 im Detail beschrieben, wobei insbesondere die Bauteile 2, der Behälter 3, die Zuführseite 6, die Produktionsseite 7, der Schutzzaun 8, der Produktionsroboter 9, und der Produktionstisch 10 gegenüber der Ausführungsform von Figur 1 unverändert deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Die Vorrichtung 11 umfasst ein Gehäuse 13 mit einer Öffnung 14, in welche der Behälter 3 mit den Bauteilen 2 von der begehbaren Zuführseite 6 her manuell oder automatisch einschiebbar ist. Innerhalb des Gehäuses 13 ist ein Greifroboter 15 mit Greifarm vorgesehen, welcher dazu ausgebildet ist, Bauteile 2 aus dem in die Vorrichtung 11 geschobenen Behälter 2 zu entnehmen, gegebenenfalls einer Qualitätskontrolle zu unterziehen, beispielsweise mittels einer Kamera und einer Bildauswerteeinheit, und in einer geordneten Lage auf die Transfervorrichtung 12 zu verbringen.
Analog zum Stauförderer 5 von Figur 1 ist die als Produktionspuffer ausgebildete Transfervorrichtung 12 im Allgemeinen dazu ausgebildet, eine Vielzahl von Bauteilen 2 aufzunehmen und zur Produktionsseite 7 zu überführen. Dort kann der Produktionsroboter 9 die geordneten Bauteile 2 aufnehmen und am Produktionstisch 10 verarbeiten. Im Gegensatz zur Ausführungsform von Figur 1 ist die Transfervorrichtung 12 jedoch nicht als Förderband ausgebildet, sondern umfasst einen oder mehrere verschwenkbare Bauteilträger 17, die jeweils zumindest eine Bauteilaufnahme 18 oder zumindest zwei Bauteilaufnahmen 18 zur Aufnahme eines Bauteils 2 aufweisen. Der Begriff „Verschwenken“ umfasst hierin auch den B egriff „Verdrehen“ .
Die Bauteilaufnahmen 18 können beispielsweise einen oder mehrere Zentrierstifte und/oder Einweiser für das Bauteil 2 umfassen, um die korrekte Positionierung der Bauteile 2 auf dem Bauteilträger 17 zu gewährleisten. Die Form der Bauteilaufnahme 18 und der gegenseitige Abstand zweier Bauteilaufnahmen 18 auf einem Bauteilträger 17 ist in der Regel von der Form und den Abmessungen des aufzulegenden Bauteils 2 abhängig. Üblicherweise befinden sich zwei bis dreißig, bevorzugt vier bis fünfzehn, Bauteilaufnahmen 18 auf einem Bauteilträger 17. Auch die Anzahl der Bauteilträger 17 kann im Wesentlichen beliebig gewählt werden, bevorzugt zwischen zwei und fünfzehn, besonders bevorzugt zwischen vier und zehn. Besonders bevorzugt kann die Anzahl der Bauteilaufnahmen 18 und die Anzahl der Bauteilträger 17 derart gewählt werden, dass bis zu hundert Bauteile 2 gleichzeitig auf der Produktionsseite 7 zugänglich sein können.
Wie im Folgenden ausgeführt ist, können die Bauteilträger 17 jeweils ohne Translationsbewegung um eine Achse A verschwenkt werden und von einer Beladestellung, in welcher Bauteile 2 vom Greifroboter 15 auf die Bauteilaufnahmen 18 legbar sind, in eine Entladestellung verschwenkt werden, in welcher die Bauteile 2 von der Produktionsseite 7 entnehmbar sind. Durch die Verschwenkbarkeit der Bauteilträger 17 entfällt der Bedarf einer linearen Transfervorrichtung. In der Regel kann der Greifroboter 15 keine Bauteile 2 auf die Bauteilaufnahmen 18 legen, wenn sich der Bauteilträger 17 in der Entladestellung befindet, und der Produktionsroboter 9 kann keine Bauteile 2 von den Bauteilaufnahmen 18 entnehmen, wenn sich der Bauteilträger in der Beladestellung befindet. Die Bauteilaufnahmen 18 sind derart ausgebildet, dass sich ein darauf befindliches Bauteil 2 bezüglich des Bauteilträger 17 beim Verschwenken nicht verrutscht.
Die Bauteilträger 17 sind unabhängig voneinander um die Achsen A verschwenkbar, wofür eine eigene Steuereinheit vorgesehen werden kann. Das Verschwenken der Bauteilträger 17 kann bevorzugt pneumatisch oder elektromechanisch erfolgen. Die Wellenstärke eines Drehlagers kann beispielsweise 20 mm betragen.
Üblicherweise wird ein leerer Bauteilträger 17 in die Beladestellung geschwenkt und danach vom Greifroboter 15 befüllt. Sobald der Bauteilträger 17 voll ist, wird dieser in die Entladestellung verschwenkt, wo die Bauteile 2 vom Produktionsroboter 9 entnommen werden können. Da die Bauteilträger 17 unabhängig voneinander verschwenkbar sind, kann sich jeweils zumindest ein Bauteilträger 17 in der Entladestellung befinden und ein Bauteilträger 17 in der Beladestellung, wodurch in der Regel sichergestellt werden kann, dass dem Produktionsroboter 9 zu jedem Zeitpunkt Bauteile 2 zur Verfügung gestellt werden können.
Mit Verweis auf die Figuren 4a und 4b wird nun eine erste bevorzugte Ausführungsform der als Produktionspuffer ausgebildeten Transfervorrichtung 12 erläutert. Gemäß Figur 4a weist die Transfervorrichtung 12 sechs Bauteilträger 17 auf, die jeweils dreizehn Bauteilaufnahmen 18 aufweisen und um vertikale Achsen A verschwenkbar sind. Die sind in einer gemeinsamen vertikalen Ebene angeordnet, sodass der Produktionspuffer beispielsweise als Seitenwand der Vorrichtung 11 bzw. des Gehäuses 13 ausgebildet werden kann, wie auch in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist.
Figur 4a zeigt den Produktionspuffer von der Produktionsseite 7. Alle Bauteilaufnahmen 18 sind befüllt und die Bauteilträger 17 befinden sich alle in der Entladestellung, d.h. die Bauteile 2 sind auf der Produktionsseite zugänglich.
Figur 4b zeigt den Produktionspuffer von Figur 4a von der Rückseite, d.h. vom Inneren der Vorrichtung 11. In dieser besonderen Ausführungsform weisen die Bauteilträger 17 auf der Rückseite, d.h. auf der den Bauteilaufnahmen 18 abgewandten Seite, weitere Bauteilaufnahmen 18b auf, die vom Greifroboter 15 befüllt werden können, während Bauteile 2 vom Produktionsroboter 9 von den Bauteilaufnahmen 18 aufgenommen werden können.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform, die alternativ zu den Ausführungsformen der Figuren 4a und 4b ist. Gemäß Figur 5 werden sechs Bauteilträger 17 eingesetzt, die jeweils um eine horizontale Achse A verschwenkbar sind. Die Bauteilträger 17 weisen jeweils sieben Bauteilaufnahmen 18 auf. Die Achsen A befinden sich abermals in einer gemeinsamen vertikalen Ebene, sodass der Produktionspuffer als Seitenwand der Vorrichtung 11 bzw. des Gehäuses 13 eingesetzt werden könnte. Wie dargestellt befinden sich fünf von sechs Bauteilträgern 17 in einer Entladestellung und einer der Bauteilträger 17 befindet sich in der Beladestellung.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Bauteilträger jeweils um eine horizontale Achse A verschwenkbar sind. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Figur 5 liegen die Achsen A jedoch nicht in einer gemeinsamen vertikalen Ebene, sondern in einer Ebene, die gegenüber einer vertikalen Ebene geneigt ist. Dies kann insbesondere vorgesehen werden, um die Zugänglichkeit für den Produktionsroboter 9 zu verbessern.
Aus den Figuren 5 und 6 ist ersichtlich, dass die Bauteilträger 17 in dieser Ausführungsform längliche, L-förmige Profile sind, auf welchen die Bauteilaufnahmen 18 linear, d.h. entlang einer Linie und nicht in einem Array, angeordnet sind. Wie dargestellt können die Bauteilträger 17 überdies eine erste Trägerwand 19 und eine zweite Trägerwand 20 aufweisen, wobei die Bauteilaufnahmen 18 in einem Zwickel zwischen den Trägerwänden 19, 20 angeordnet sind. Die erste Trägerwand 19 soll dabei den Zugang seitens der Produktionsseite auf den Bauteilträger 17 in der Beladestellung verhindern und die zweite Trägerwand 20 soll den Zugang des Greifroboters 15 auf den Bauteilträger 18 in der Entladestellung verhindern. Unter Verweis auf Figur 6 ist beispielsweise ersichtlich, dass sich der unterste Bauteilträger 17 in der Entladestellung befindet und die zweite Trägerwand 20 den Zugang auf den Bauteilträger 17 durch den Greifroboter 15 verhindert. Der zweite Bauteilträger 17 von unten befindet sich hingegen in einer Beladestellung, sodass die erste Trägerwand 19 den Zugang auf den Bauteilträger 17 durch den Produktionsroboter 9 verhindert.
In der Ausführungsform der Figuren 5 und 6 stehen die Trägerwände in einem Winkel 90° zueinander. Hierbei werden die Bauteilträger jeweils in einem Winkel von 90° im Uhrzeigersinn verschwenkt, um die Bauteilträger 17 von der Beladestellung in die Entladestellung zu verbringen, und in einem Winkel von 90° gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt, um die Bauteilträger 17 von der Entladestellung in die Beladestellung zu verbringen. Es kann vorgesehen werden, beispielsweise durch mechanische Sperren, dass der Bauteilträger 17 nur in einem vorbestimmten Winkelbereich verschwenkbar ist und/oder nur in einer ersten Schwenkrichtung von der Beladestellung in die Entladestellung und nur in einer zweiten Schwenkrichtung von der Entladestellung in die Beladestellung verbracht werden kann, wobei die erste Schwenkrichtung bevorzugt entgegengesetzt zur zweiten Schwenkrichtung verläuft.
Zurückkommend auf die Figuren 4a und 4b ist ersichtlich, dass der vorbestimmte Winkelbereich zum Verschwenken beispielsweise auch 180° betragen und die Schwenkrichtung beliebig gewählt werden kann. In diesem Fall ist der Bauteilträger 17 kein L-förmiges Profil, sondern eine Platte, d.h. eine einzige Trägerwand, die in der einfachsten Ausführungsform nur auf einer Seite mit Bauteilaufnahmen 18 versehen ist. Die Seite der Platte mit den Bauteilaufnahmen 18 kann somit durch eine Drehung von 180° von der Entladestellung in die Beladestellung, und umgekehrt, verschwenkt werden, wobei die Schwenkrichtung beliebig ist. Wie oben in Bezug auf Figur 4b beschrieben wurde, können die Bauteilträger 17 weitere Bauteilaufnahmen 18b aufweisen, die beispielsweise auf der Rückseite der Platte angeordnet sind. Dadurch können Bauteile 2 in der Entladestellung des Bauteilträgers 17 vom Greifroboter 15 auf die weiteren Bauteilaufnahmen 18b gelegt werden und Bauteile 2 in der Beladestellung der Bauteilträger 17 von der Produktionsseite 7 von den weiteren Bauteilaufnahmen 18b entnommen werden. Dieses Prinzip kann erweitert werden, wenn der Bauteilträger 17 beispielsweise drei, vier oder mehr Trägerwände aufweist, wobei Bauteilaufnahmen 18 jeweils in den Zwickeln der Trägerwände angeordnet sind, sodass bei einer Drehung des Bauteilträgers 17 um 360° auch drei, vier oder mehr Bauteile 2 in derselben Längsposition des Bauteilträgers 17 bereitgestellt werden können.
Die Bauteilträger 17 werden bevorzugt derart geschaffen, dass ein Durchschlagen eines Armes des Produktionsroboters 9 bei einer Fehlfunktion verhindert wird. Zu diesem Zweck können die Bauteilträger aus Metall, bevorzugt Stahl, gefertigt sein und eine Dicke von mindestens 0,5 mm aufweisen. Auch alternative Materialien wie Kunststoff oder sogar Keramik könnten für die Bauteilträger eingesetzt werden, beispielsweise um diese besonders leichtgewichtig und damit leicht verschwenkbar auszubilden.
Als weitere Sicherheitsmaßnahme kann vorgesehen werden, dass die Bauteilträger 17 derart positioniert sind, dass ein Spalt von maximal 0,5 cm, bevorzugt maximal 0,3 cm, zwischen den Bauteilträgem 17 vorliegt, unabhängig davon, ob sich diese in der Beladestellung oder der Entladestellung befinden. Unter Verweis auf die Figuren 4a - 6 ist ersichtlich, dass der Spalt in der Regel so gering gewählt wird, dass ein Hindurchgreifen zwischen den Bauteilträgern 17 ausgeschlossen ist.
Figur 7 zeigt eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, mittels welcher die Vorrichtung 11 feststellen kann, ob sich ein Bauteil 2 auf einer Bauteilaufnahme 18 befindet. Wie auf dem oberen, großteils unbefüllten Bauteilträger 17 zu sehen ist, befindet sich ein Leuchtpunkt 21 unter jeder der Bauteilaufnahmen 18, der von einer nicht weiter dargestellten Kamera ersichtlich ist, wenn sich kein Bauteil 2 auf der jeweiligen Bauteilaufnahme 18 befindet. Wird jedoch ein Bauteil 2 auf eine Bauteilaufnahme 18 gelegt, so wird der zugehörige Leuchtpunkt 21 verdeckt. Die genannte Kamera bzw. eine an diese angeschlossene Auswerteeinheit kann durch das Erkennen eines Leuchtpunktes 21 feststellen, ob die zugehörige Bauteilaufnahme 18 belegt ist oder nicht.
In der Ausführungsform von Figur 7 werden alle Leuchtpunkte 21 durch eine gemeinsame Lichtquelle, hier eine LED-Leiste 22, beleuchtet, wobei für jeden Leuchtpunkt 21 eine Öffnung, z.B. eine Bohrung, im Bauteilträger 17 vorgesehen ist, durch welche die LED- Leiste 22 ersichtlich ist. Alle Leuchtpunkte 21 des Bauteilträgers 17 werden somit von einer einzigen Lichtquelle beleuchtet.
In der vorgenannten Ausführungsform kann überdies eine weitere Öffnung 23 im Bauteilträger 17 vorgesehen werden, durch welche die Lichtquelle ersichtlich ist, um ein Kontrolllicht zu erzeugen. Die weitere Öffnung 23 wird derart am Bauteilträger 17 vorgesehen, dass das Kontrolllicht selbst dann ersichtlich ist, wenn alle Bauteilaufnahmen 18 von einem Bauteil 2 belegt sind. Dadurch kann erzielt werden, dass die Funktionstüchtigkeit der Lichtquelle jederzeit überprüfbar ist. Wäre das Kontrolllicht nicht vorhanden, könnte man nicht unterscheiden, ob alle Bauteilaufnahmen 18 von einem Bauteil 2 belegt sind oder ob die Lichtquelle funktionuntüchtig ist.
Alternativ zur vorgenannten Ausführungsform, bei der das Vorhandensein eines Bauteils 2 auf einer Bauteilaufnahme 18 durch die Detektion eines ersichtlichen oder nicht ersichtlichen Leuchtpunkts 21 im Bild einer Kamera festgestellt wird, kann die Anwesenheit eines Bauteils 2 auch mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) mit herkömmlichen Sensoren detektiert werden. Die herkömmlichen Sensoren sind beispielsweise Lichtschranken, kapazitive oder induktive Sensoren. Auch eine rein mechanische Detektion von Bauteilen 2 auf den Bauteilaufnahmen 18 ist möglich.
In allen vorgenannten Ausführungsformen ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, nur eine Art von Bauteil 2 aus dem Behälter 3 aufzunehmen und auf den Bauteilträger 17 zu legen. D.h. alle Bauteile 2 weisen die gleichen Maße auf und sind im Wesentlichen gleich gefertigt, wodurch auch alle Bauteilaufnahmen 18 gleich gefertigt sind. In anderen Ausführungsformen könnten jedoch auch mehrere Behälter 3 in die Vorrichtung 11 eingeführt werden, in denen jeweils unterschiedliche Bauteile 2 mit unterschiedlichen Maßen zugeführt werden, z.B. befinden sich im ersten Behälter 3 Bauteile 2 mit ersten Maßen und im zweiten Behälter 3 befinden sich Bauteile 2 mit zweiten Maßen. Es ist ersichtlich, dass es erforderlich sein kann, Bauteilaufnahmen 18 an die unterschiedlichen Bauteile 2 anzupassen, sofern die Bauteilaufnahmen 18 nicht als Universalbauteilaufnahmen für Bauteile 2 unterschiedlicher Maße ausgebildet sind. Beispielsweise kann die Vorrichtung 11 zumindest einen ersten Bauteilträger 17 umfassen, der erste Bauteilaufnahmen 18 umfasst, auf welche Bauteile 2 mit ersten Maßen auflegbar sind, und zumindest einen zweiten Bauteilträger 17 umfassen, der zweite Bauteilaufnahmen 18 umfasst, auf welche Bauteile 2 mit zweiten Maßen auflegbar sind. Alternativ oder zusätzlich könnte ein Bauteilträger 17 eingesetzt werden, der sowohl zumindest eine erste Bauteilaufnahme 18 umfasst, auf welche Bauteile 2 mit ersten Maßen auflegbar sind, als auch zumindest eine zweite Bauteilaufnahme 18, auf welche Bauteile 2 mit zweiten Maßen auflegbar sind.
Der Greifroboter 15 kann nun dazu ausgebildet sein, Bauteile 2 mit ersten Maßen aus dem ersten Behälter 3 aufzunehmen und auf eine erste Bauteilaufnahme 18 zu legen, die zur Aufnahme von entsprechenden Bauteilen 2 ausgebildet ist, und Bauteile 2 mit zweiten Maßen aus dem zweiten Behälter 3 aufzunehmen und auf eine zweite Bauteilaufnahme 18 zu legen, die zur Aufnahme von entsprechenden Bauteilen 2 ausgebildet ist.

Claims

Ansprüche:
1. Transfervorrichtung (12) zur Übergabe von Bauteilen (2) von einer Zuführseite (6) an eine sicherheitskritische Produktionsseite (7), an der sich ein Produktionsroboter (9) befindet, wobei die Transfervorrichtung (12) dazu ausgebildet ist, zumindest einen Bauteil (2) aufzunehmen und zur Produktionsseite (7) zu überführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfervorrichtung (12) zumindest zwei unabhängig voneinander verschwenkbare Bauteilträger (17) umfasst, die jeweils zumindest eine Bauteilaufnahme (18), bevorzugt zumindest zwei Bauteilaufnahmen (18), zur Aufnahme eines Bauteils (2) umfassen, wobei die Bauteilträger (17) jeweils als längliche Profile ausgebildet sind, und wobei die Bauteilträger (17) jeweils um eine Achse (A) schwenkbar sind und von einer Beladestellung, in welcher Bauteile (2) von einer der Produktionsseite (7) abgewandten Seite auf die zumindest eine Bauteilaufnahme (18) legbar sind, in eine Entladestellung verschwenkbar sind, in welcher die Bauteile (2) von der Produktionsseite (7) entnehmbar sind.
2. Transfervorrichtung (12) nach Anspruch 1, wobei der bzw. die Bauteilträger (17) jeweils um eine horizontale Achse (A) verschwenkbar ist bzw. sind.
3. Transfervorrichtung (12) nach Anspruch 1, wobei der bzw. die Bauteilträger (17) jeweils um eine vertikale Achse (A) verschwenkbar ist bzw. sind.
4. Transfervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend zumindest zwei Bauteilträger (17), wobei die Achsen (A) in einer gemeinsamen vertikalen Ebene oder in einer gemeinsamen Ebene liegen, die gegenüber einer vertikalen Ebene geneigt ist.
5. Transfervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Achse (A) des Bauteilträgers (17) durch die Schwerachse des Bauteilträgers (17) verläuft.
6. Transfervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bauteilträger (17) längliche, bevorzugt L-förmige, Profile sind, auf welchen jeweils zumindest zwei Bauteilaufnahmen (18) linear angeordnet sind.
7. Transfervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bauteilträger (17) jeweils eine erste Trägerwand (19) und eine zweite Trägerwand (20) aufweisen und die zumindest eine Bauteilaufnahme (18) in einem Zwickel zwischen der ersten Trägerwand (19) und der zweiten Trägerwand (20) angeordnet ist, wobei die erste Trägerwand (19) den Zugang seitens der Produktionsseite (7) auf den Bauteilträger (17) in der Beladestellung verhindert und die zweite Trägerwand (20) den Zugang auf den Bauteilträger (17) in der Entladestellung verhindert.
8. Transfervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bauteilträger (17) derart positioniert sind, dass ein Spalt von maximal 0,5 cm, bevorzugt maximal 0,3 cm, zwischen den Bauteilträgern (17) vorliegt, unabhängig davon, ob sich diese in der Beladestellung oder der Entladestellung befinden.
9. Transfervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Bauteilträger (17) aus Metall, bevorzugt Stahl, gefertigt ist und eine Dicke von mindestens 0,5 mm aufweist.
10. Transfervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Bauteilträger (17) zumindest eine weitere Bauteilaufnahme (18b) aufweist, wobei Bauteile (2) in der Entladestellung des Bauteilträgers (17) von der der Produktionsseite (7) abgewandten Seite auf die zumindest eine weitere Bauteilaufnahme (18b) legbar sind und Bauteile (2) in der Beladestellung des Bauteilträgers (17) von der Produktionsseite (7) von der zumindest einen weiteren Bauteilaufnahme (18b) entnehmbar sind.
11. Transfervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen leeren Bauteilträger (17) von der Entladestellung in die Beladestellung zu schwenken und einen vollen Bauteilträger (17) von der Beladestellung in die Entladestellung zu schwenken.
12. Transfervorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend eine Auswerteeinheit, eine mit der Auswerteeinheit verbundene Kamera und einen Leuchtpunkt (21) unter jeder der Bauteilaufnahmen (18) aller Bauteilträger (17), wobei ein jeweiliger Leuchtpunkt (21) von der Kamera erkennbar ist, wenn die jeweilige Bauteilaufnahme (18) unbelegt ist und von der Kamera unerkennbar ist, wenn sich ein Bauteil (2) auf der jeweiligen Bauteilaufnahme (18) befindet, wobei die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, eine Bauteilaufnahme (18) als belegt oder verdeckt zu erkennen, wenn ein j eweiliger Leuchtpunkt (21) im von der Kamera aufgenommenen Bild ersichtlich ist oder nicht.
13. Transfervorrichtung (12) nach Anspruch 12, wobei alle Leuchtpunkte (21) eines Bauteilträgers (17) durch eine einzige Lichtquelle, bevorzugt eine LED-Leiste (22), beleuchtet werden und jeweils durch Öffnungen im Bereich der Bauteilaufnahmen (18) ausgebildet sind, wobei jeder Bauteilträger (17) weiters bevorzugt eine weitere Öffnung (23) umfasst, durch welche die Lichtquelle ersichtlich ist, selbst wenn alle Bauteilaufnahmen (18) von Bauteilen (2) belegt sind.
14. Vorrichtung (11) zur Aufnahme eines Bauteils (2) aus einem Behälter (3) und Übergabe des Bauteils (2) an eine Produktionsseite (7), umfassend eine Transfervorrichtung
(12) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und einen Greifroboter (15), wobei der Greifroboter (15) dazu ausgebildet ist, einen Bauteil (2) aus einem Behälter (3) aufzunehmen und den aus dem Behälter (3) aufgenommenen Bauteil (2) auf die Transfervorrichtung (12) zu legen, wobei die Vorrichtung (11) bevorzugt ein den Greifroboter (15) umschließendes Gehäuse
(13) umfasst, wobei die Bauteilträger (17) eine Seitenwand der Vorrichtung (11) bilden, und wobei der Behälter (3) über eine Einschuböffnung in die Vorrichtung (11) einbringbar ist.
15. System umfassend eine Vorrichtung (11) nach Anspruch 14 und einen auf der Produktionsseite (7) befindlichen Produktionsroboter (9), welcher dazu ausgebildet ist, Bauteile (2) von Bauteilträgern (17) aufzunehmen, welche sich in der Entladestellung befinden.
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