DE8817048U1 - Device for handling, in particular transporting, workpieces between two adjacent processing stations - Google Patents
Device for handling, in particular transporting, workpieces between two adjacent processing stationsInfo
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Description
BeschreibungDescription
Vorrichtung zum Handhaben, insbesondere Transportieren von Werkstücken zwischen zwei benachbarten Bearbeitunqsstationen. Device for handling, in particular transporting, workpieces between two adjacent processing stations.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a device with the features in the preamble of the main claim.
Im Gebiet der Blechbearbeitung ist es bekannt, zur Pressenentsorgung das Werkstück mittels eines einzelnen Handhabungsgerätes aus der einen Presse zu entnehmen und in die benachbarte zweite Presse einzulegen. In einer Pressenstraße ist diese Anordnung mehrmals hintereinander vorgesehen.In the field of sheet metal processing, it is known that the workpiece is removed from one press using a single handling device and placed in the adjacent second press for press disposal. In a press line, this arrangement is provided several times in succession.
Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß die Taktzeiten für den Transport zu hoch sind und deutlich über dem Pressentakt liegen.The known arrangement has the disadvantage that the cycle times for transport are too high and are significantly higher than the press cycle.
Die DE-OS 34 45 003 zeigt eine Vorrichtung zur Pressenentsorgung mit einem einzelnen mehrachsigen Handhabungsroboter, der zur Vergrößerung seiner Reichweite auf einem Traghebel schwenkbar gelagert ist. Der Traghebel ist seinerseits um eine vertikale Achse drehbar gegen einen Grundkörper gelagert. Diese Anordung hat den Nachteil, daß es Totzeiten gibt und daß außerdem über die sich überlagernden Drehbewegungen des Roboters und des Traghebels ungünstige kinematische Bedingungen, insbesondere variierende Beschleunigungen für das Werkstück bestehen.DE-OS 34 45 003 shows a device for press disposal with a single multi-axis handling robot, which is pivotally mounted on a support lever to increase its range. The support lever is in turn mounted against a base body so that it can rotate about a vertical axis. This arrangement has the disadvantage that there are idle times and that, in addition, the overlapping rotary movements of the robot and the support lever result in unfavorable kinematic conditions, in particular varying accelerations for the workpiece.
Aus der Schweißtechnik sind ferner Portalroboter bekannt, bei denen zwei Roboter an einem gemeinsamen Portal gelagert sind und miteinander ein Werkstück schweißen. Diese Roboter können nicht aneinander vorbeifahren. Sie erledigen vielmehr getrennte Schweißaufgaben an dem gleichen Werkstück.Gantry robots are also known from welding technology, where two robots are mounted on a common gantry and weld a workpiece together. These robots cannot drive past each other. Instead, they perform separate welding tasks on the same workpiece.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Handhaben von Werkstücken aufzuzeigen, die es ermöglicht, die Taktzeit zu verkürzen.It is the object of the present invention to provide a device for handling workpieces which enables the cycle time to be shortened.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit dem Merkmalen im Kennzeichen des Hauptanspruchs.The invention solves this problem with the features in the characterizing part of the main claim.
Mit den beiden getrennt voneinander gegenläufig arbeitenden Handhabungsrobotern wird die Taktzeit fast auf die Hälfte reduziert. Während der eine Roboter das Werkstück aus der einen Bearbeitungsstation entnimmt und in die benachbarte Station transportiert, kehrt der andere Roboter bereits leer zurück. Zugleich erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Minimierung der Wegstrecken und der Fahrgeschwindigkeit.With the two handling robots working separately in opposite directions, the cycle time is reduced by almost half. While one robot removes the workpiece from one processing station and transports it to the adjacent station, the other robot returns empty. At the same time, the device according to the invention also allows the distances and travel speed to be minimized.
Die beiden Roboter sind getrennt steuerbar, dabei jedoch in ihren Bewegungsabläufen gegenseitig angepaßt. Vorzugsweise schwenken die beiden Roboter um ihre Grundachse aufeinander zu, so daß sie sich mit ihren Werkezeugen begegnen. Damit läßt sich eine optimale Bewegungsbahn hinsichtlich der Gewichtsverteilung sowie der Fahrgeschwindigkeit und der Wegstreckenlänge erzielen. Zugleich ist auch der Raumbedarf gering. Die beiden Roboter sind in den Bewegungsabläufen ihrer einzelnen Achsen dabei so aufeinander abgestimmt, daß die einzelnen Achsbewegungen einander überlagernd und im wesentlichen gleichmäßig ablaufen.The two robots can be controlled separately, but their movements are mutually adapted. Preferably, the two robots swivel around their base axis towards each other so that they meet with their tools. This allows an optimal movement path to be achieved in terms of weight distribution, travel speed and distance. At the same time, the space required is also minimal. The two robots are coordinated in the movement sequences of their individual axes so that the individual axis movements overlap one another and are essentially uniform.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Roboter zueinander spielgebildlich gleiche Bewegungsbahnen aufweisen, die außerdem für Hin- und Rückweg gleich sind. Dies bedingt nur einen einmaligen Programmieraufwand für die Bewegungsbahn, der außerdem Off-Line programmiert werden kann. Die Gesamtbewegungsabläufe der beiden Roboter folgen dabei einer Hüllkurve, die eine gleichmäßige Bewegung gestattet und Kollisionen mit Sicherheit vermeidet.It is particularly advantageous if the robots have identical movement paths in relation to each other, which are also the same for the outward and return journeys. This only requires one-time programming effort for the movement path, which can also be programmed offline. The overall movement sequences of the two robots follow an envelope curve that allows for uniform movement and reliably avoids collisions.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Handhaben, insbesondere Transportieren von Werkstücken läßt sich in Verbindung mit unterschiedlichsten Arten von Bearbeitungsstationen einsetzen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Pressenentsorgung und Verkettung.The device according to the invention for handling, in particular transporting, workpieces can be used in conjunction with a wide variety of processing stations. A preferred area of application is press disposal and linking.
Für viele Anwendungsfälle genügt es, die beiden Roboter mit ihren Grundachsen ortsfest anzuordnen. Sie können dabei übereinander angeordnet sein. Die Wahl der Anordnung kann u.a. auch von der Größe der Abstände zwischen den Bearbeitungsstationen, der Werkstücke und der hieraus vorgegebenen Kinematik der Bewegungsabläufe beeinflußt werden.For many applications, it is sufficient to arrange the two robots with their base axes in a fixed position. They can be arranged one above the other. The choice of arrangement can also be influenced by the size of the distances between the processing stations, the workpieces and the resulting kinematics of the movement sequences.
Je nach Abstand der BearbeitungsStationen und/oder anderer Arbeitsbedingungen, wie beispielsweise Ausweichraum, kann ein vergrößerter Arbeitsbereich der Roboter erforderlich sein. Hierzu werden die Roboter mit ihren Grundachsen getrennt verfahrbar und übereinander auf einer Dreh- oder Schiebeführung angeordnet. Die Schiebeführung hat hierbei den Vorteil geringerer Fliehkräfte und niedrigerer Fahrgeschwindigkeiten. Sie gestattet auch eine leichtere Anpassung an unterschiedliche Stationsabstände und benötigt einen vergleichsweise kleinen freizuhaltenden Bewegungsraum der Handhabungsroboter, wobei auch die Unfallgefahr herabgesetzt ist. Desgleichen sind die AbstützungsproblemeDepending on the distance between the processing stations and/or other working conditions, such as space to move around, an enlarged working area for the robots may be required. To do this, the robots are moved separately with their base axes and arranged one above the other on a rotating or sliding guide. The sliding guide has the advantage of lower centrifugal forces and lower travel speeds. It also allows easier adaptation to different station distances and requires a comparatively small space for the handling robots to be kept free, which also reduces the risk of accidents. The support problems are also
mit auskragenden Lasten geringer.with cantilevered loads lower.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:The invention is illustrated by way of example and schematically in the drawings. In detail:
Fig. 1: eine erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung mit zwei übereinander verfahrbaren Handhabungsrobotern,Fig. 1: a handling device according to the invention with two handling robots that can be moved one above the other,
Fig. 2: eine Seitenansicht der Handhabungsvorrichtung von Fig. 1 undFig. 2: a side view of the handling device of Fig. 1 and
Fig. 3: den Bewegungsablauf eines Werkstückes und des robotergeführten Spannwerkzeuges zwischen zwei Bearbeitungsstationen.Fig. 3: the movement sequence of a workpiece and the robot-guided clamping tool between two processing stations.
In den Figuren 1-3 sind zwei benachbarte Bearbeitungsstationen (2,3), hier in Form zweier Blechpressen, dargestellt, zwischen denen die Werkstücke (12), hier Bleche, mittels einer Handhabungsvorrichtung (1) transportiert werden. Im gezeigten Fall müssen die Bleche (12) auf der Bewegungsbahn außerdem um 180 gedreht werden. Fig. 3 zeigt einen entsprechenden Bewegungsablauf des Bleches (12) und der Spannvorrichtung (11), mittels der das Blech bewegt wird. Es wird vorzugsweise eine möglichst direkte und geradlinige Bewegungsbahn des Werkstückes (11) angestrebt.Figures 1-3 show two adjacent processing stations (2, 3), here in the form of two sheet metal presses, between which the workpieces (12), here sheets, are transported by means of a handling device (1). In the case shown, the sheets (12) must also be rotated by 180 on the movement path. Fig. 3 shows a corresponding movement sequence of the sheet (12) and the clamping device (11) by means of which the sheet is moved. Preferably, the workpiece (11) should move in the most direct and straight line possible.
Die Handhabungsvorrichtung (1) besteht jeweils aus zwei Handhabungsrobotern (4,5), die vorzugsweise mehrachsig ausgebildet sind. Sie besitzen zumindest eine vertikale Grundachse, um die sich der Grundkörper (7) des Handhabungsroboters (4,5) drehen kann. Wie nachstehend weiter erläutert, ist die Grundachse ihrerseits beweglich angeordnet. In den gezeigten Ausführungsbeispielen besitzen die Handhabungsroboter (4,5) eine Schwinge, die um eineThe handling device (1) consists of two handling robots (4, 5) which are preferably multi-axial. They have at least one vertical base axis around which the base body (7) of the handling robot (4, 5) can rotate. As explained further below, the base axis is itself arranged to be movable. In the embodiments shown, the handling robots (4, 5) have a rocker which can be rotated around a
horizontale Achse gegenüber dem Grundkörper (7) schwenkbar ist, sowie einen Ausleger, der seinerseits um eine ebenfalls horizontale Achse gegenüber der Schwinge drehbar gelagert ist. Am vorderen Ende des Auslegers befindet sich eine mehrachsig bewegliche Hand, an der ein Werkzeug (11), insbesondere eine Spannvorrichtung, zum Ergreifen des Werkstückes (12) befestigt ist.horizontal axis relative to the base body (7), and a boom, which in turn is mounted so that it can rotate about a likewise horizontal axis relative to the swing arm. At the front end of the boom there is a multi-axis movable hand to which a tool (11), in particular a clamping device, is attached for gripping the workpiece (12).
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Handhabungsroboter (4,5) mit ihren Grundachsen ortsfest angeordnet. Sie befinden sich dabei mittig und um gleiche Strecken seitlich versetzt zur Mitten- oder Verbindungslinie (25) zwischen den beiden Bearbeitungsstationen (2,3). Die beiden Handhabungsroboter (4,5) sind übereinander angeordnet, wobei sich eine in der Vertikalen deckungsgleiche Lage empfiehlt. Fig. 1 verdeutlicht die grundsätzliche Möglichkeit, zwei Handhabungsroboter (4,5) übereinander anzuordnen.In an embodiment not shown, the two handling robots (4, 5) are arranged with their base axes fixed in place. They are located in the middle and offset laterally by equal distances from the center or connecting line (25) between the two processing stations (2, 3). The two handling robots (4, 5) are arranged one above the other, whereby a position that is congruent in the vertical direction is recommended. Fig. 1 illustrates the basic possibility of arranging two handling robots (4, 5) one above the other.
Die beiden Handhabungsroboter (4,5) teilen sich den Arbeitstakt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 hat der Handhabungsroboter (5) gerade ein Werkstück (12) aus der Bearbeitungsstation (2) entnommen und legt es nun in die Bearbeitungsstation (3) ein. Währenddessen ist der andere Handhabungsroboter (4) von der Bearbeitungsstation (3) nach Abgabe seines Werkstückes leer zurückgekehrt und steht an der Bearbeitungsstation (2) zur Aufnahme eines neuen Werkstückes bereit. Im nächsten Arbeitstakt transportiert der Handhabungsroboter (4) sein Werkstück zur Bearbeitungsstation (3), während der Handhabungsroboter (5) leer zurückkehrt.The two handling robots (4, 5) share the work cycle. In the embodiment of Fig. 1, the handling robot (5) has just removed a workpiece (12) from the processing station (2) and is now placing it in the processing station (3). Meanwhile, the other handling robot (4) has returned empty from the processing station (3) after handing over its workpiece and is ready to receive a new workpiece at the processing station (2). In the next work cycle, the handling robot (4) transports its workpiece to the processing station (3), while the handling robot (5) returns empty.
Die Handhabungsroboter (4,5) arbeiten damit gegenläufig. Sie verfügen jeweils über eine eigenständige Steuerung (nicht dargestellt). Sie sind in ihren Bewegungsabläufen mit ihrer Bahnsteuerung aufeinander angepaßt. Jeder Handhabungsroboter (4,5) folgt mit seinem Werkzeug (11), insbesondere seinem Werkzeugmittelpunkt, auf Hin- und Rückweg zwischen den beiden Bearbeitungsstationen (2,3) der gleichen Bewegungsbahn. Die beiden Bahnhälften sind hierbei spiegelsymmetrisch zur Verbindungslinie zwischen den beiden Handhabungsrobotern (4,5). Die Bewegungsbahnen der beiden Handhabungsroboter (4,5) untereinander verlaufen außerdem spiegelsymmetrisch zum Mittelpunkt der Verbindungslinie (25).The handling robots (4,5) therefore work in opposite directions. They each have their own control system (not shown). Their movement sequences are adapted to one another with their path control. Each handling robot (4,5) follows the same movement path with its tool (11), in particular its tool center, on the way there and back between the two processing stations (2,3). The two halves of the path are mirror-symmetrical to the connecting line between the two handling robots (4,5). The movement paths of the two handling robots (4,5) are also mirror-symmetrical to the center of the connecting line (25).
Jeder Handhabungsroboter (4,5) zieht beim Verlassen einer Bearbeitungsstation (2,3) zunächst das Werkzeug (11) durch eine entsprechende Schwenkbewegung der Schwinge und des Auslegers an, wobei er zugleich um seine vertikale Grundachse einwärts entlang der Verbindungslinie (25) schwenkt. In der Mitte ergibt sich eine Begegnungsstellung. Nach Überschreiten der Mittelpunktstellung dreht der Grundkörper (7) weiter, während die Schwinge und der Ausleger in einer Streckbewegung zurückschwenken, um letztendlich wieder die Streckstellung vor der nächsten Bearbeitungsstation einzunehmen.When leaving a processing station (2,3), each handling robot (4,5) first pulls the tool (11) by means of a corresponding pivoting movement of the swing arm and the boom, while at the same time pivoting inwards around its vertical base axis along the connecting line (25). A meeting position is created in the middle. After the center position is exceeded, the base body (7) continues to rotate, while the swing arm and the boom pivot back in an extension movement, finally returning to the extension position in front of the next processing station.
In vielen Anwendungsfällen soll das Werkstück (11) beim Transport um 180° gedreht werden (vgl. Fig. 3). Hierzu führt die Hand eine entsprechende gleichmäßige Schwenkbewegung aus.In many applications, the workpiece (11) must be rotated by 180° during transport (see Fig. 3). To do this, the hand performs a corresponding, uniform swivel movement.
Mit den spiegelsymmetrischen Bewegungsbahnen der Werkzeugmittelpunkte bzw. der entsprechenden Bewegungsabläufe der einzelnen Roboterachsen, läßt sich eine Off-Line-Programmierung der Bahnsteuerung erzielen.With the mirror-symmetrical movement paths of the tool centers or the corresponding movement sequences of the individual robot axes, an off-line programming of the path control can be achieved.
Zudem wird der Programmieraufwand verringert, da im Grund nur ein Teil der Gesamtbahn voll programmiert werden muß, während der Rest, d.h. ein Viertel, sich durch Spiegelungsfunktionen ergibt.In addition, the programming effort is reduced because basically only a part of the entire path has to be fully programmed, while the rest, i.e. a quarter, is created by mirroring functions.
Gemäß Fig. 1 sind die beiden Handhabungsroboter (4,5) an längs der Mittenlinie (25) verlaufenden Schiebeführungen (16) übereinander angeordnet, die in der Draufsicht deckungsgleich und mittig zu den BearbeitungsStationen (2,3) verlaufen (vgl. Fig. 2). Die obere Schiebeführung (16) ist hierbei als Portal (26) ausgebildet, das mit dem Gestell der Bearbeitungsstationen (2,3) fest verbunden ist, Die beiden Handhabungsroboter (4,5) sind hierbei mit genügend Freiraum übereinander angeordnet.According to Fig. 1, the two handling robots (4, 5) are arranged one above the other on sliding guides (16) running along the center line (25), which, when viewed from above, are congruent and central to the processing stations (2, 3) (see Fig. 2). The upper sliding guide (16) is designed as a portal (26) which is firmly connected to the frame of the processing stations (2, 3). The two handling robots (4, 5) are arranged one above the other with sufficient free space.
STÜCKLISTEPARTS LIST
1 Handhabungsvorrichtung1 handling device
2 Bearbeitungsstation, Presse2 processing station, press
3 Bearbeitungsstation, Presse3 Processing station, press
4 Handhabungsroboter4 handling robots
5 Handhabungsroboter5 handling robots
6 Grundkörper6 Basic body
7 Werkzeug, Spannvorrichtung7 Tool, clamping device
8 Werkstück, Blech8 Workpiece, sheet metal
9 Schiebeführung9 Sliding guide
10 Portal10 Portal
Claims (6)
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