DE102004051994A1

DE102004051994A1 - Vorrichtung zur lagegerechten Positionierung von Platinen

Info

Publication number: DE102004051994A1
Application number: DE200410051994
Authority: DE
Inventors: Uwe Darr; Ulrich Frank
Original assignee: Mueller Weingarten AG
Current assignee: Mueller Weingarten AG
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: WO2006045276A1; DE102004051994B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lagegerechten Positionierung von Platinen, vorzugsweise zur Verarbeitung in Umformpressen. Diese soll einerseits auf aufwendige mechanische, mit separaten Achsen und den zugehörigen Antriebs- und Bewegungsübertragungselementen gesteuerte Orientierstationen und andererseits auf zusätzliche, außerhalb der Umformpresse angeordnete Handlinggeräte mit zugehörigem Tooling und zusätzlichen Übergabestationen verzichten. Im Weiteren soll die Anzahl der Freiheitsgrade reduziert und auf die Umformpresse abgestimmt sein. DOLLAR A Die Lösung besteht darin, dass eine notwendige Lagekorrektur der Platinen in bis zu drei Freiheitsgraden mittels Direktantrieben erfolgt, wobei in einer ersten Ausgestaltung mindestens ein Zwei-Koordinaten-Planarantrieb so einsetzbar ist, dass der in der Ebene zweidimensional operierende Planarmotor eine Lagekorrektur des Aufnahmeelementes der Platine jeweils in X- und Y-Richtung bewirkt. Bei Verwendung von zwei Planarmotoren kann das mit diesen wirkverbundene Aufnahmeelement zusätzlich für den dritten Freiheitsgrad um die Z-Achse gedreht werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lagegerechten Positionierung von Platinen, vorzugsweise zur Verarbeitung in Umformpressen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff einer der Patentansprüche 1 bis 4.
Stand der Technik
Es sind allgemein Vorrichtungen zur lagegerechten Positionierung von Platinen, als so genannte Zentrierstationen bekannt, bei denen die bereitgestellten Platinen mittels achsengesteuerter Zentrieranschläge so ausgerichtet werden, dass diese nachfolgend in lagegerechter Position durch eine entsprechende Zuführeinrichtung, beispielsweise der Ziehstufe einer Umformpresse, zugeführt werden.
Um die erhöhten Aufwendungen für die mechanischen Zentrieranschläge zu vermeiden, wird bei bekannten, so genannten optischen Zentrierstationen die Ist-Lage der ankommenden Platine mittels eines Visionsystems optisch erfasst.
Die Ist-Lage wird mit der definierten Soll-Lage verglichen und die Differenzen werden von der die Platine aufzunehmenden Zuführeinrichtung über entsprechende Steuersignale korrigiert. Kommt als Zuführeinrichtung ein Mehrachsroboter zum Einsatz, stehen die entsprechenden Freiheitsgrade für die Lagekorrektur zur Verfügung. Der Mehrachsroboter kann dabei die Platine mit zugehörigem Tooling direkt in die Ziehstufe der Umformpresse eintragen. Bei dieser Konzeption wird die Produktivität der Umformpressenanlage durch die Leistungsfähigkeit des Mehrachsroboters beeinflusst.
Wenn insbesondere hochproduktive Umformpressenanlagen mit für den Werkstückfluss integrierten Transfereinrichtungen zum Einsatz kommen, können in einer weiteren Ausgestaltung ein oder mehrere oben genannte Mehrachsroboter die lagekorrigierte Platine zunächst in einer Übergabestation bereitstellen. Aus dieser wird die lagegerechte Platine dann mittels der pressenintegrierten Transfereinrichtung in die Ziehstufe transportiert. Erhöhte Aufwendungen und zusätzlicher Flächenbedarf für die Mehrachsroboter einschließlich zugehöriges Tooling sowie die zusätzliche Übergabestation sind hierbei erforderlich.

Nach DE 198 09 184 A1 ist eine Vorrichtung zur Positionierung von Platinen bekannt, bei der eine Platinen-Unterlage in mindestens drei Freiheitsgraden bewegbar ist. Dazu stehen zwei zueinander linear bewegbare Bewegungselemente und für die Drehbewegung ein zusätzliches Drehbewegungselement zur Verfügung. Die Ist-Lage der Platine wird in bekannter Weise optisch erfasst. In einer zugehörigen Rechnereinheit wird die Ist-Lage mit der Soll-Lage verglichen und entsprechende Steuersignale an die separat steuerbaren Achsen der linearen und rotatorischen Bewegungselemente zwecks Korrektur ausgegeben. Die mechanisch nicht unaufwendigen Bewegungsachsen, die aufbauend auf einer Tragkonstruktion etagenweise angeordnet sind, erfordern zumindest höhenmäßig einen erhöhten Platzbedarf. Das separate Handling und Orientierung von Mehrfachplatinen ist nicht vorgesehen.

Aufgabe und Vorteil der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur lagegerechten Positionierung von Platinen so zu gestalten, dass einerseits auf aufwendige mechanische, mit separaten Achsen und den zugehörigen Antriebs- und Bewegungsübertragungselementen gesteuerte Orientierstationen und andererseits auf zusätzliche, außerhalb der Umformpresse angeordnete Handlinggeräte mit zugehörigem Tooling und zusätzlichen Übergabestationen verzichtet wird. Im Weiteren soll die Anzahl der Freiheitsgrade reduziert und auf die Umformpresse abgestimmt sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur lagegerechten Positionierung von Platinen mit den Merkmalen von jeweils einem der Patentansprüche 1 bis 4 gelöst. Weitere detaillierte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 3 bis 11 beschrieben.

Der Kerngedanke besteht darin, dass eine notwendige Lagekorrektur der Platinen in bis zu drei Freiheitsgraden mittels Direktantrieben erfolgt, wobei in einer ersten Ausgestaltung nach Anspruch 2 mindestens ein Zwei-Koordinaten-Planarantrieb so einsetzbar ist, dass der in der Ebene zweidimensional operierende Planarmotor eine Lagekorrektur des Aufnahmeelementes der Platine jeweils in X- und Y-Richtung bewirkt. Bei Verwendung von zwei Planarmotoren kann das mit diesen wirkverbundene Aufnahmeelement zusätzlich für den dritten Freiheitsgrad um die Z-Achse gedreht werden. Da auf dem tischförmigen Stator mehrere Planarmotore positioniert werden können, ist die individuelle Lagekorrektur von Mehrfachplatinen möglich. In dieser Ausgestaltung wird die Platine oder Mehrfachplatinen je in bis zu drei Freiheitsgraden für den nachfolgenden Transport durch die Zuführeinrichtung vollständig lageorientiert.

Es ist ebenso denkbar, dass in einer zweiten Ausgestaltung nach Anspruch 1 als Direktantriebe Linearmotoren und Rotationsmotoren derart eingesetzt werden, dass zwei im Wesentlichen rechtwinklig zueinander verfahrbare Linearmotoren zwei Freiheitsgrade und ein zusätzlicher, mit diesen wirkverbundene Rotationsmotor den dritten Freiheitsgrad um die z-Achse realisiert. Den Linearmotoren und dem Rotationsmotor ist gemeinsam, das die zwischen ihrem Primär- und Sekundärteil steuerbaren Kräfte und Momente ohne zusätzliche Linearwandler und Bewegungsübertragungselemente direkt auf die Transport-und Ablageelemente der Orientierstation übertragen werden.

Die erforderliche Anzahl der in der Orientierstation zu realisierenden Freiheitsgrade kann in Verbindung mit einer ebenso frei programmierbaren Zuführeinrichtung so aufeinander abgestimmt sein, dass in Abhängigkeit der in der Zuführeinrichtung verfügbaren Freiheitsgrade in der Orientierstation nur noch ein Anteil der verbleibenden Freiheitsgrade umsetzbar ist. Dazu kann neben einer dritten Ausgestaltung mit Planarmotoren entsprechend Anspruch 4 zweckmäßigerweise in einer vierten Ausgestaltung nach Anspruch 3 als Direktantrieb mindestens ein Linearmotor und/oder Rotationsmotor zum Einsatz kommen.

Allen Ausgestaltungen ist gemeinsam, dass die Istlage der Platinen optisch durch ein an sich bekanntes Visionsystem erfasst wird, wobei der zugehörige Steuerrechner die erforderlichen Korrektursignale aus der Differenz zwischen Ist- und Soll-Lage an die Steuerung der Flächenmotore oder Linearmotoren/Rotationsmotoren ausgibt.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt:

1 Vorrichtung mit Zweikoordinaten – Planarmotor

2 Vorrichtung mit einem Transport- und Ablageelement für drei Freiheitsgrade

3 Vorrichtung mit zwei Transport- und Ablageelementen quer zur Transportrichtung für je drei Freiheitsgrade

4 Vorrichtung mit vier Transport- und Ablageelementen für je drei Freiheitsgrade

5 Vorrichtung mit zwei Transport- und Ablageelementen in zur Transportrichtung für je drei Freiheitsgrade
6 Vorrichtung mit einem Transport- und Ablageelement für drei Freiheitsgrade mit 90°-Drehung
In 1 ist eine Orientierstation 11 mit zwei quer zur Transportrichtung nebeneinander angeordneten Transport- und Ablageelementen 1 für die Platine 2 dargestellt, die von Zwei-Koordinaten-Planarmotoren 3 orientierbar sind. Die den Transport- und Ablageelementen 1 vorgeordneten Transportmittel zur Bereitstellung der Platinen 2 sind aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt. Der Planarmotor 3 besteht im Wesentlichen aus dem Sekundärelement oder Stator 4, der gestellseitig gelagert ist. Dieser steht entweder mit einem oder mehreren Primärelementen oder Läufern 5 in Wirkverbindung. In 1 ist jedes der beiden Transport- und Ablageelemente 1 auf zwei Primärteilen 5 positioniert. Diese können so angesteuert werden, dass jedes Primärelement 5 eine individuelle ein- oder zweidimensionale Bewegung so ausführt, dass entweder bei Synchronbewegung aller Primärelemente 5 eine Orientierung der Platine 1 in X- und/oder in Y-Richtung erfolgt. Bei entsprechender Asynchronbewegung ist eine zusätzliche Drehung um die Z-Achse möglich. Zur gewichtsmäßigen Entlastung können die Transport- und Ablageelemente 1 auf Stützmitteln 12 gelagert sein. Die Primärelemente 5 sind gelenkig mit den Transport- und Ablageelementen 1 verbunden.
Anstelle der Planarmotoren 3 sind ebenso als Direktantrieb 6 eindimensional bewegbare Linear- und Rotationsmotoren 7 einsetzbar.
Als Zuführeinrichtung 8 für die orientierte Platine 2 in die nicht dargestellte Ziehstufe der Umformpresse dient ein mit Saugnäpfen ausgerüsteter Saugerbalken 13.
Bei Einsatz einer flexiblen, in mehreren Freiheitsgraden bewegbaren Zuführeinrichtung 8 kann in Hybridfunktion eine Aufteilung der zur Orientierung erforderlichen Freiheitsgrade auf die Orientierstation 11 und die Zuführeinrichtung 8 erfolgen.
Die folgenden Figuren zeigen Beispiele für die Orientiermöglichkeit von jeweils einfachen Platinen 2 und Mehrfachplatinen 10.
In 2 ist eine Doppelplatine 10 jeweils quer zur Transportrichtung zueinander positioniert.
Eine Mehrfachplatine 10 mit vier Einzelplatinen ist aus 3 ersichtlich.
4 veranschaulicht eine Doppelplatine 10 jeweils in Transportrichtung zueinander positioniert.
Bei normalen Orientierbewegungen werden lediglich kleinere Korrekturwege und -winkel für teilweise geringfügige abnormale Lagen der Platine gefahren.
Eine Orientiermöglichkeit beispielsweise bis zu 90° ist aus 5 ersichtlich. Dabei wird die ankommende Platine 2 um 90° gedreht für die Zuführeinrichtung 8 bereitgestellt.
Allen Beispielen ist gemeinsam, dass die Istlage der Platine 2 von einem Meßsystem in Form einer Bildverarbeitungseinheit erfasst wird. Entsprechende Korrektursignale aus der Differenz zwischen Soll- und Istlage werden über eine Rechnereinheit an die Steuerung der Orientierstation 11 und/oder die Zuführeinrichtung 8 ausgegeben.

1: Transport- und Ablageelement
2: Platine
3: Zweikoordinaten-Planarmotor
4: Sekundärelement/Stator
5: Primärelement/Läufer
6: Direktantrieb
7: Linear-/Rotationsmotor
8: Zuführeinrichtung
9: Meßsystem
10: Mehrfachplatine/Doppelplatine/Vierfachplatine
11: Orientierstation
12: Stützmittel
13: Saugerbalken

Claims

Vorrichtung zur lagegerechten Positionierung von Platinen an Umformpressen mit einem Meßsystem zur Erfassung der Istlage, Vergleich von Soll- und Istlage mit Ausgabe von Korrektursignalen an eine in mehreren Freiheitsgraden steuerbare Antriebseinrichtung, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens ein Transport- und Ablageelement (1) für Platinen (2) mit mindestens einem als Direktantrieb (6) ausgebildeten Linear- oder Rotationsmotor (7) für mindestens drei Freiheitsgrade wirkverbunden ist.
Vorrichtung zur lagegerechten Positionierung von Platinen an Umformpressen mit einem Meßsystem zur Erfassung der Istlage, Vergleich von Soll- und Istlage mit Ausgabe von Korrektursignalen an eine in mehreren Freiheitsgraden steuerbare Antriebseinrichtung, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens ein Transport- und Ablageelement (1) für Platinen (2) mit mindestens einem als Direktantrieb (6) ausgebildeten Zweikoordinaten-Planarmotor (3) für mindestens drei Freiheitsgrade wirkverbunden ist.
Vorrichtung zur lagegerechten Positionierung von Platinen an Umformpressen mit einem Meßsystem zur Erfassung der Istlage, Vergleich von Soll- und Istlage mit Ausgabe von Korrektursignalen an eine in mehreren Freiheitsgraden steuerbare Antriebseinrichtung, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens ein Transport- und Ablageelement (1) für Platinen (2) mit mindestens einem als Direktantrieb (6) ausgebildeten Linear- oder Rotationsmotor (7) für einen Anteil von drei Freiheitsgraden wirkverbunden ist, wobei der verbleibende Anteil zu drei Freiheitsgraden mittels der die Platine (2) aufzunehmenden Zuführeinrichtung (8) umsetzbar ist.
Vorrichtung zur lagegerechten Positionierung von Platinen an Umformpressen mit einem Meßsystem zur Erfassung der Istlage, Vergleich von Soll- und Istlage mit Ausgabe von Korrektursignalen an eine in mehreren Freiheitsgraden steuerbare Antriebseinrichtung, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens ein Transport- und Ablageelement (1) für Platinen (2) mit mindestens einem als Direktantrieb (6) ausgebildeten Zweikoordinaten-Planarmotor (3) für einen Anteil von drei Freiheitsgraden wirkverbunden ist, wobei der verbleibende Anteil zu drei Freiheitsgraden mittels der die Platine (2) aufzunehmenden Zuführeinrichtung (8) umsetzbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Planarmotor (3) mindestens ein auf dem Sekundärelement (4) positioniertes Primärelement (5) zur Aufnahme der Transport- und Ablageelemente (1) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Planarmotor (3) mindestens ein auf dem Primärelement (5) positioniertes Sekundärelement (4) zur Aufnahme der Transport- und Ablageelemente (1) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Planarmotor (3) mehrere Primär- oder Sekundärteile (4, 5) aufweist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Meßsystem (9) als optisches Bildverarbeitungssystem ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Direktantriebe (6) auf unabhängig voneinander angeordnete Transport- und Ablageelemente (1) wirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zwei längs oder quer angeordnete Transport- und Ablageelemente (1) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung vier Transport- und Ablageelemente (1) enthält.