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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätskontrolle
eines rotationssymmetrischen Körpers,
Der Körper
wird von einem Greifer eines Handhabungssystems gegriffen, in eine
Arbeitsposition transportiert und dort optisch abgetastet. Außerdem betrifft
die Erfindung eine Vorrichtung zur Qualitätskontrolle eines rotationssymmetrischen
Körpers.
Die Vorrichtung weist ein Handhabungssystem mit einem Greifer zum
Greifen des Körpers
und zum Transportieren des Körpers
in eine Arbeitsposition, sowie mindestens eine elektronische Kamera
zum optischen Abtasten des Körpers
in der Arbeitsposition auf. Schließlich betrifft die vorliegende
Erfindung einen Greifer eines Handhabungssystems zum Greifen eines
rotationssymmmetrischen Körpers,
insbesondere zur Qualitätskontrolle
des Körpers.
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Ein
Beispiel für
rotationssymmetrische Körper
im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Achsmanschette zur
Abdeckung des Ansatzes einer Kraftfahrzeugachse. Die Erfindung ist
aber für
rotationssymmetrische Körper
jeglicher Art anwendbar. Achsmanschetten haben im wesentlichen eine
Hohlkegelform mit einem faltenbalgartigen Mantel. Achsmanschetten
sind während
des Betriebs des Kraftfahrzeugs mit Schmiermittel, insbesondere
Fett, gefüllt.
Sie müssen
während
der gesamten Lebensdauer des Kraftfahrzeugs dicht bleiben, da es
sonst zu einem Verlust an Schmiermittel und damit zu einer Beeinträchtigung
der Funktion der Achse bis hin zu einem Defekt der Achse kommen
kann.
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Zur
Herstellung von Achsmanschetten wird erwärmtes Kunststoffmaterial mit
Druckluft in eine Form gepresst und werden Materialreste nach dem Erkalten
des Materials oben und unten abgeschnitten. Dabei kann es punktuell
zu Materialschwächung, das
heißt
das Material ist bereichsweise dünner
als vorgesehen, und zu Schnitten in der Manschette selbst kommen.
Diese und andere Defekte der fertigen Achsmanschette gilt es bei
der Qualitätskontrolle zu
erkennen.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine manuelle Qualitätskontrolle von rotationssymmetrischen
Körpern
im Anschluss an die Fertigung bekannt. Am Beispiel der Achsmanschetten
werden diese von entsprechend geschulten und ausgebildeten Personen in
die Hand genommen und visuell auf Qualitätsmängel hin überprüft. Dies hat jedoch en Nachteil,
dass nicht immer alle Mängel
zuverlässig
erkannt werden. Zudem ist die manuelle Qualitätskontrolle relativ langsam,
aufgrund von zeitlichen Schwankungen der Kontrolle kaum in einen
automatisierten Fertigungsprozess integrierbar und zudem relativ
teuer.
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Bestimmte
Schritte der manuellen Qualitätskontrolle
könnten
zwar rein theoretisch automatisiert werden (zum Beispiel das Greifen
der Körper
oder die optische Abtastung der Körper), was bisher jedoch an
der fehlenden Verfügbarkeit
geeigneter Greifer gescheitert ist.
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Andere
Beispiele für
rotationssymmetrische Körper
sind Joghurtbecher oder andere rotationssymmetrische Gefäße, Behälter oder
Abdeckungen aus Kunststoff.
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Aus
der
DE 195 05 064
C2 ist eine automatische Fehlererkennungsanlage für die Rissprüfung bei
In-Prozesskontrolle über Bildverarbeitung
nach dem Magnetpulververfahren bekannt. Aus der
DE 197 38 827 C1 ist eine
optische Prüfstation
und ein Verfahren zur optischen Prüfung von Hohlkörpern, insbesondere
von Zylindern in Brennkraftmaschinen, bekannt. Aus der
DE 31 23 184 A1 ist ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung von äußerlichen Fehlern
an einem runden Bauteil bekannt.
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Ausgehend
von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Qualitätskontrolle von rotationssymmetrischen
Körpern
schneller, zuverlässiger
und kostengünstiger
zu gestalten.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ausgehend vom dem Verfahren der eingangs genannten
Art vorgeschlagen, dass der Körper
in der Arbeitsposition von dem Greifer zumindest zeitweise um seine
Rotationsachse rotiert wird.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird also ein Greifer eingesetzt, der den ergriffenen rotationssymmetrischen
Körper
in der Arbeitsposition, das heißt
während
der optischen Abtastung, zumindest zeitweise rotieren kann. Das
erlaubt den Einsatz statischer elektronischer Kameras zum Erfassen
von Bildern der Außen-
und/oder Innenumfangsfläche des
Körpers.
Vorzugsweise rotiert der Greifer den Körper mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit,
wodurch die Verarbeitung und Auswertung der erfassten Bilder vereinfacht
und beschleunigt wird. Die Kameras sind vorzugsweise als CMOS- und/oder als CCD-Kameras
ausgebildet. Die Kameras können als
Spaltenkameras ausgebildet sein, die lediglich ein pixelbreites
Bild bzw. ein Bild des Körpers
erfassen, das deutlich schmaler gegenüber seiner Höhe ist.
Spaltenkameras haben den Vorteil, dass sie in der Höhe einen
großen
Bereich des Körpers,
vorzugsweise die gesamte Höhe,
erfassen können
und trotz einer guten Auflösung
Bilder mit einer relativ geringen Pixelanzahl liefern (aufgrund
der geringen Breite der Bilder), die schnell verarbeitet und ausgewertet
werden können.
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Es
genügt
theoretisch eine einzige in geeigneter Weise positionierte Kamera,
um den interessierenden Umfangsbereich des Körpers zu erfassen. Der Körper rotiert
vor der Kamera, so dass diese den interessierenden Flächenbereich über den
gesamten Umfang des Körpers
erfassen kann. In der Praxis werden jedoch, insbesondere bei komplexeren
Körpern,
beispielsweise mit einer faltenbalgartigen Umfangsfläche, mehrere
Kameras eingesetzt, um die Fläche
des Körpers
vollständig,
beispielsweise die Falten des Faltenbalgs von beiden Seiten, erfassen zu
können.
Außerdem
ist es denkbar, bei rotationssymmetrischen Hohlkörpern separate Kameras zum Erfassen
der Innen- und der Außenseite
des Körpers vorzusehen.
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Die
durch die Kameras erfassten Bilder werden mit einer geeigneten Bildverarbeitungssoftware verarbeitet
und ausgewertet. Die verwendeten Auswertealgorithmen hängen dabei
ab von den zu detektierenden Qualitätsmängeln.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich insbesondere zur Qualitätskontrolle von rotationssymmetrischen
Körpern,
vorzugsweise Hohlkörpern,
wie beispielsweise Balge, Gefäße, Behälter oder
Abdeckungen. Diese können
aus beliebigen Materialien, starr (z. B. Stein, Holz, Metall, Kunststoff) oder
flexibel und nachgiebig (z. B. Kunststoff, Gummi, Schaumstoff),
gefertigt sein. Die Erfindung wird anhand einer hohlzylinderförmigen Achsmanschette mit
einem faltenbalgartigen Mantel aus Kunststoff näher erläutert, ist aber ausdrücklich nicht
darauf beschränkt.
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Zur
Qualitätskontrolle
von flexibel verformbaren Hohlkörpern
ist es vorteilhaft, wenn der Körper während der
Dauer der Abtastung zumindest zeitweise zwangsweise verformt wird.
Vorzugsweise wird der Körper
während
der Verformung im Bereich seiner Außenumfangsfläche zumindest
punktuell oder bereichsweise gedehnt wird. Dazu ist es denkbar, dass
der Körper
an seinem dem durch den Greifer ergriffenen Ende gegenüber liegenden
Ende während der
Rotation über
Rollen, Walzen oder Führungsschienen
zwangsgeführt
wird. Durch die Zwangsführung
wird der Körper
in eine von seiner Ausgangs- oder
Ruheform abweichende Form gebracht. Dabei können bestimmte Qualitätsmängel, z.
B. Risse oder Schnitte, besser erkennbar zu Tage treten, beispielsweise
weil sie aufklaffen.
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Alternativ
oder zusätzlich
wird vorgeschlagen, dass der Körper
während
der Verformung im Bereich seiner Innenumfangsfläche zumindest punktuell oder
bereichsweise gedehnt wird.
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Nach
der optischen Abtastung wird der Körper vorzugsweise von dem Handhabungssystem
aus der Arbeitsposition heraus in Abhängigkeit von dem Ergebnis der
Qualitätskontrolle
in eine bestimmte von mehreren zur Verfügung stehenden Zwischenlagerpositionen
transportiert. Auf diese Weise können die
kontrollierten Körper
nach mängelfreien
und mängelbehafteten
Körpern
sortiert werden. Bei den mängelbehafteten
Körpern
ist darüber
hinaus eine Sortierung nach Art, Anzahl und Umfang der Mängel, sowie nach
weiteren Kriterien denkbar. Die Zwischenlagerposition kann eine Aufnahmeposition
eines Förderbands
oder einer Rutsche zum Abtransport der Körper, eine Stapelposition zum Übereinanderstapeln mehrerer
Körper
oder einfach eine Öffnung
eines Aufnahmebehälters
sein.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet
ist, dass der Greifer des Handhabungssystems Greiffinger mit rotationssymmetrischen
Halteelementen zum Festhalten des Körpers aufweist, wobei die Halteelemente
um ihre Rotationsachsen rotierbar ausgebildet sind. Die Rotationsachsen
der Halteelemente verlaufen vorzugsweise parallel zueinander. Das
Handhabungssystem positioniert den Greifer vorzugsweise derart in
Bezug zu dem Körper, dass
der Greifer den Körper
so greifen kann, dass die Rotationsachse des Körpers im wesentlichen parallel zu
den Rotationsachsen der Halteelemente verläuft. Geringe Abweichungen der
Rotationsachsen relativ zueinander können im Rahmen der Aufnahme
der Bilder durch die Kameras und/oder der Verarbeitung und Auswertung
der aufgenommen Bilder kompensiert werden.
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Die
Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine Steuer- und/oder Regelungseinheit,
welche den Greifer, die Kamera(s) und die Bildverarbeitungssoftware
derart ansteuert, dass die Vorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren
ausführt.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch
einen Greifer der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet
ist, dass der Greifer Greiffinger mit rotationssymmetrischen Halteelementen
zum Festhalten des Körpers
aufweist, wobei die Halteelemente um ihre Rotationsachsen rotierbar
in dem Greifer gelagert sind. Der erfindungsgemäße Greifer ist in besonders vorteilhafter
Weise derart ausgestaltet, dass der ergriffene Körper ohne Bewegung des Handhabungssystems
und ohne Positionsänderung
oder Drehbewegung des Greifers in der Arbeitsposition im Blickfeld
der statisch angeordneten Kameras rotiert werden kann.
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Die
Rotationsachsen der Halteelemente verlaufen vorzugsweise parallel
zueinander und/oder senkrecht zur Bewegungsrichtung der Greiffinger zum
Greifen des Körpers.
Dies erlaubt eine besonders einfache, robuste und kostengünstige Realisierung
des Greifers.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Bewegungsrichtung der Greiffinger zum
Greifen des Körpers
auf einer Kreisbahn verlauft. Dadurch wird ein sicheres und zuverlässiges Ergreifen
des Körpers sowie
in begrenzten Maße
eine Selbstzentrierungsfunktion des Körpers relativ zum Greifer während des Zugriffs
des Greifers erzielt, ohne dass ein deplazierter Körper durch
den Zugriff des Greifers verkanntet oder umgestoßen wird.
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Zur
Realisierung der Rotationsbewegung der Halteelemente des Greifers
wird vorgeschlagen, dass die Halteelemente jeweils drehfest mit
einem Zahnrad verbunden sind, wobei die Zahnräder aller Greiffinger mit einem
zentralen Zahnrad des Greifers mittelbar in Eingriff stehen. Die
Zahnräder
stehen jeweils mittelbar über
mindestens ein weiteres Zahnrad mit dem zentralen Zahnrad in Verbindung.
Der Greifer weist einen ersten Antriebsmechanismus auf, welcher
das zentrale Zahnrad in eine Rotationsbewegung versetzt. Alle Zahnräder sind
an einem gemeinsamen Teil des Greifers drehbar gelagert. Der erste Antriebsmechanismus
weist vorzugsweise einen elektrischen Antrieb auf. Zusätzlich verfügt er über eine
Getriebeeinheit, welche die Drehbewegung des Elektromotors in eine
Rotationsbewegung der Wellen umlenkt.
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Zur
Realisierung der Greifbewegung der Greiffinger auf einer Kreisbahn
wird vorgeschlagen, dass die Greiffinger jeweils mit einer Welle
drehfest verbunden sind, wobei die Wellen drehbar durch die weiteren
Zahnräder
der Greiffinger verlaufen und der Greifer einen zweiten Antriebsmechanismus
aufweist, der die Wellen in eine Drehbewegung versetzt. Diese Ausgestaltung
des Greifers erlaubt eine Rotation der Halteelemente und damit des
ergriffenen Körpers
unabhängig
von der Greifbewegung der Greiffinger. Die Drehachsen der Wellen
verlaufen vorteilhafterweise parallel zu den Rotationsachsen der
Zahnräder.
Der zweite Antriebsmechanismus weist vorzugsweise einen pneumatischen
Antrieb auf. Der pneumatische Antrieb erlaubt eine genaue, gefühlvolle,
proportionale Bewegung der Greiffinger. Die Greifkräfte, mit
denen die Greiffinger den Körper ergreifen,
können
variiert oder eingestellt werden, beispielsweise abhängig von
der Stabilität
des zu greifenden bzw. ergriffenen Körpers.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht von oben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Qualitätskontrolle
von rotationssymmetrischen Körpern
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
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2 eine
Seitenansicht im Schnitt eines erfindungsgemäßen Greifers einer Vorrichtung
gemäß 1;
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3 eine
Ansicht des Greifers von unten entlang der Linie III-III aus 2;
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4 eine
perspektivische Ansicht des Greifers gemäß 2;
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5 Mittel
zum Halten und zwangsweise Verformen des Körpers in der Arbeitsposition;
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6 die
Mittel aus 5 mit darin gehaltenem Körper; und
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7 die
Mittel aus 5 mit darin gehaltenem und verformten
Körper.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Qualitätskontrolle
von rotationssymmetrischen Körpern
in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.
Als rotationssymmetrischer Körper
wird in dem Ausführungsbeispiel
ein Hohlkörper
aus einem flexiblen Material, insbesondere eine Achsmanschette oder
Antriebswellenmanschette aus Kunststoff oder Gummi zur flexiblen
Abdeckung von Gelenken einer Antriebswelle in einem Kraftfahrzeug
verwendet. Eine Achsmanschette hat im wesentlichen eine Hohlzylinderform
und weist einen faltenbalgartigen Zylindermantel auf. Der Körper ist
in 1 lediglich schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet.
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Ausgehend
von einer Vorhalteposition 3 werden die Körper 2 einzeln
von einem Greifer 4 eines Handhabungssystems 5 ergriffen
und in eine Arbeitsposition 6 transportiert. Der Körper in
der Arbeitsposition 6 ist mit dem Bezugszeichen 2' bezeichnet. Das
Handhabungssystem 5 ist beispielsweise ein Industrieroboter
mit einem mehrgelenkigen Greifarm, an dessen Ende der Greifer 4 angeordnet
ist. Das Handhabungssystem 5 bzw. der Greifarm des Systems 5 ist
in mehreren Richtungen bewegbar, von denen in 1 einige
beispielhaft dargestellt und mit den Bezugszeichen 7a, 7b, 7c bezeichnet
sind. Anstelle eines mehrgelenkigen Roboterarms kann auch ein Handhabungssystem 5 mit
linearen Bewegungsachsen, vorzugsweise mit zwei linearen Bewegungsachsen,
eingesetzt werden. In der Arbeitsposition 6 sind Mittel
zum optischen Abtasten der Oberfläche des Körpers 2' vorgesehen. Die Mittel umfassen
mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 8, bspw. eine Gasentladungslampe
oder mehrere Halbleiterlichtquellen, die Licht beliebiger Wellenlänge im sichtbaren
oder unsichtbaren (UV-, IR-)Bereich aussenden kann, sowie mindestens
eine elektronische Kamera 9, bspw. eine CCD- oder eine
CMOS-Kamera, die Bilder von der Außenfläche des Körpers 2' aufnimmt. Die Kamera 9 ist
vorzugsweise als eine Spaltenkamera ausgebildet, die ein Bild des
Körpers 2' von wenigen
Pixel, vorzugsweise mit lediglich einem Pixel, Breite und einigen
zig, üblicherweise
einigen hundert, unter Umständen
sogar einigen tausend Pixel Höhe
aufnimmt. Selbstverständlich
können
auch mehr oder weniger als die in 1 gezeigten
Beleuchtungseinrichtungen 8 und die gezeigte Kamera 9 eingesetzt
werden. Insbesondere ist es denkbar, separate Beleuchtungseinrichtungen 8 und
Kameras 9 einzusetzen, um die Außenfläche und die Innenfläche des
Körpers 2' zu erfassen.
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Ein
wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
der Körper 2' in der Arbeitsposition 6 rotiert
wird, so dass die Kamera 9 trotz des beschränkten Aufnahmebereichs
während
der Rotation des Körpers 2' mehrere Bilder
des Körpers 2' aufnehmen und
auf diese Weise die gesamte Umfangsfläche des Körpers 2' erfassen kann. Die Rotation 10 des
Körpers 2' wird mittels
eines in besonderer Weise ausgestalteten Greifers 4 realisiert,
der rotationssymmetrisch ausgebildete Halteelemente aufweist, die
durch einen Antriebsmechanismus in eine Rotationsbewegung versetzt
werden. Die Ausgestaltung des Greifers 4 wird weiter unten
im Detail erläutert.
Die Rotation 10 des Körpers 2 kann
in eine beliebige Richtung und vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit
erfolgen.
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Die
von der bzw. den Kameras 9 aufgenommenen Bilder werden
an eine Steuer- und Regelungseinrichtung 11 übermittelt,
wo sie zum Zwecke der Detektion von Qualitätsmängeln des Körpers 2' verarbeitet und ausgewertet werden.
Zu detektierende Qualitätsmängel sind
bspw. Schnitte, Risse im Material oder eine Schwächung des Materials des Körpers 2'. Die Übermittlung
der Bilder an die Steuer- und Regelungseinrichtung 11 kann
auf beliebigem Wege, insbesondere über Kabel, IR oder Funk erfolgen.
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Die
Steuer- und Regelungseinrichtung 11 verfügt über mindestens
ein Rechengerät 12,
bspw. in Form eines Mikroprozessors oder einer speicherprogrammierbaren
Steuerung (SPS), und über
Speichermittel 13, bspw. in Form eines ROM oder RAM, auf
denen eine Software zur Steuerung und Regelung des erfindungsgemäßen Verfahrens
abgelegt ist. Zur Abarbeitung der Software wird diese über eine
Datenübertragungsverbindung 14,
bspw. in Form eines internen Datenbusses, von dem Speicherelement 13 an
das Rechengerät 12 übertragen. Während der
Abarbeitung der Software berechnete oder eingelesene Größen werden
von dem Rechengerät 12 ebenfalls über die Verbindung 14 an
das Speicherelement 13 übertragen
und können
dort abgelegt werden. Zur Steuerung und/oder Regelung des Ablaufs
des erfindungsgemäßen Verfahrens steht
die Einrichtung 11 mit dem Handhabungsgerät 5,
dem Greifer 4, den Beleuchtungsmitteln 8 und der Kamera 9 in
Verbindung. Die Verbindung kann über Kabel
oder kabellos (z. B. Funk oder IR) erfolgen.
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Schließlich kann
auf dem Speicherelement 13 auch eine Bildverarbeitungssoftware
abgespeichert sein, um die von der bzw. den Kamera(s) 9 empfangenen
Bilder zur Detektion von Qualitätsmängeln des
Körpers 2' zu verarbeiten
und auszuwerten. In Abhängigkeit
von dem Ergebnis der Auswertung der Bilder werden das Handhabungsgerät 5 und
der Greifer 4 angesteuert, um den Körper 2 aus der Arbeitsposition 6 in
eine von mehreren zur Verfügung stehenden
Zwischenlagerpositionen 15a, 15b, 15c zu
transportieren und dort abzusetzen. Die Körper in den Zwischenlagerpositionen
sind mit 2a'', 2b'' und 2c'' bezeichnet.
Auf diese Weise können
die kontrollierten Körper 2' nach mängelfreien
und mängelbehafteten
Körpern 2'' sortiert werden. Bei den mängelbehafteten
Körpern 2'' ist darüber hinaus eine Sortierung
nach Art, Anzahl und Umfang der Mängel, sowie nach weiteren Kriterien
denkbar. In der Zwischenlagerposition 15a abgesetzte Körper 2a'' werden aus der Vorrichtung 1 ausgeworfen.
Das Ablegen von Körpern 2' auf der Position 15a erfolgt
auf Befehl eines Benutzers der Vorrichtung und erlaubt eine manuelle
Begutachtung des vollautomatisch kontrollierten Körpers 2'. In der Zwischenlagerposition 15b werden
mängelbehaftete
Körper 2b'' abgesetzt. Diese können in
einem Auffangbehälter
gesammelt werden, in den sie entweder direkt oder mittelbar über ein
Förderband,
eine Rutsche oder ähnliches
gelangen. In der Zwischenlagerposition 15c werden mängelfreie
Körper 2c'' abgesetzt. Diese können in
einem Auffangbehälter
gesammelt werden, in den sie entweder direkt oder mittelbar über ein
Förderband, eine
Rutsche oder ähnliches
gelangen. Die Körper 2b'' und/oder 2c'' können in der Zwischenlagerposition 15b, 15c auch
gestapelt werden.
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In 2 ist
der erfindungsgemäße Greifer 4 in
einer bevorzugten Ausführungsform
im Detail dargestellt. Der Greifer 4 umfasst ein hohlzylinderförmiges Gehäuse 20, über das
der Greifer 4 an dem distalen Ende des Greifarms des Handhabungsgeräts 5 befestigt
ist. In dem Gehäuse 20 ist
eine Zentralwelle 21 drehbar gelagert, die von einem Elektromotor 22 in
eine Rotationsbewegung 23 gesetzt werden kann. Die Längsmittelachse 25 des
Gehäuses 20 ist
vorzugsweise deckungsgleich mit der Längsachse der Zentralwelle 21.
Die Rotationsbewegung 23 wird durch die Steuer- und Regelungseinrichtung 11 gesteuert.
Der Elektromotor 22 ist über ein geeignetes Getriebe
(nicht dargestellt) an der Welle 21 angeschlossen. Der
Elektromotor 22 kann – in
Abweichung von der Darstellung in 2 – auch innerhalb des
Gehäuses 20 angeordnet
sein. Am unteren Ende der Welle 21 ist ein zentrales Zahnrad 24 drehfest
befestigt.
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An
der Unterseite des Gehäuses 20 sind
in einem Winkelabstand von 120° zueinander
drei Greiffinger 26 angeordnet. Selbstverständlich können auch
mehr oder weniger als die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen
drei Greiffinger 26 vorgesehen sein. Die Greiffinger 26 sind
jeweils an einer Greiferwelle 27 drehfest befestigt, die
in dem Gehäuse 20 drehbar
gelagert ist. Auf den Wellen 27 sind weitere Zahnräder 28 drehbar
gelagert, die alle mit dem zentralen Zahnrad 24 in einem
kämmenden Eingriff
stehen. Die Wellen 27 bilden also die Drehachsen für die weiteren
Zahnräder 28.
In den Greiffingern 26 ist schließlich jeweils eine Halteelementachse 29 drehbar
gelagert, an deren einem Ende ein Zahnrad 30, das mit dem
entsprechenden weiteren Zahnrad 28 kämmt, und an deren anderem Ende
ein Halteelement 31 drehfest befestigt ist. Die Halteelemente 31 sind
rotationssymmetrisch und umfassen jeweils ein tellerförmiges Element 32 aus
einem starren Material (z. B. ein Kunststoff), das von einem ringförmigen Element 33 aus
einem Material mit einem hohen Reibwert (z. B. ein Kunststoff oder
Gummi) und evtl. einer aufgerauten Oberfläche umgeben ist.
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Durch
eine Betätigung
des Elektromotors 22 werden also die Halteelement 31 über die
Wellen 21 und 29 und über die Zahnräder 24, 28 und 30 in
eine Rotationsbewegung versetzt. Dadurch kann ein ergriffener Körper 2 in
der Arbeitsposition 6 im Aufnahmebereich der Kamera(s) 9 rotiert
werden, so dass mit einigen wenigen stationär angeordneten Kameras 9 der
gesamte Umfang des Körpers 2 aufgenommen
werden kann.
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Auf
der Zentralwelle 21 ist eine Hülse 34 drehbar gelagert,
die mittels eines pneumatischen Antriebsmechanismus 35 in
eine Drehbewegung 36 versetzt werden kann. Die Drehbewegung 36 wird durch
die Steuer- und Regelungseinrichtung 11 gesteuert. Der
pneumatische Antrieb 35 ist über ein geeignetes Getriebe
(nicht dargestellt) an der Hülse 34 angeschlossen.
Der pneumatische Antrieb 35 kann – in Abweichung von der Darstellung
in 2 – auch außerhalb
des Gehäuses 20 angeordnet
sein. Am unteren Ende der Hülse 34 ist
ein weiteres zentrales Zahnrad 37 drehfest befestigt.
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Auf
den Greiferwellen 27 sind Zahnräder 38 drehfest befestigt,
die mit dem Zentralzahnrad 37 in einem kämmenden
Eingriff stehen. Durch eine Betätigung
des pneumatischen Antriebs 35 werden also die Greiffinger 26 über die
Hülse 34,
die Welle 27 und über
die Zahnräder 37 und 38 in
eine kreisförmige Drehbewegung
um die Längsachsen
der Wellen 27 versetzt. Die Bewegung zum Öffnen und
Schließen des
Greifers 4 bzw. zum Ergreifen und Loslassen eines Körpers 2 erfolgt
bei dem erfindungsgemäßen Greifer 4 also
nicht linear, sondern auf einer Kreisbahn. Diese Ausgestaltung des
Greifers 4 erlaubt bei einem besonders einfachen und robusten
Aufbau des Greifers 4 eine Kombination von Rotation der Halteelemente 31 und
Greifbewegung der Greiffinger 26.
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Selbstverständlich ist
es denkbar, dass die Drehbewegung der Greiffinger 26 bzw.
die Rotationsbewegung der Halteelemente 31 durch andere
als die erwähnten
Antriebsmechanismen 22, 35 erfolgt. Insbesondere
ist auch an einen hydraulischen Antrieb oder – zumindest für die Greifbewegung
der Greiffinger 26 – an
einen elektromagnetischen Antrieb gedacht. Außerdem kann die Anzahl, Ausgestaltung,
Anordnung und Lagerung der Zahnräder 24, 28, 30, 37, 38 von
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
abweichen. Insbesondere ist es denkbar, dass zur Realisierung der
Drehbewegung der Greiffinger 26 und/oder der Rotationsbewegung
der Halteelemente 31 keine Zahnräder eingesetzt werden. Statt
dessen kann bspw. ein Riemenantrieb oder ein gesonderter Antrieb
für jeden
Greiffinger 26 bzw. für
jedes Halteelement 31 eingesetzt werden.
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3 zeigt
den erfindungsgemäßen Greifer 4 zur
besseren Veranschaulichung noch einmal von unten entlang der Linie
III-III aus 2.
Gleiche Bauteile wurden mit identischen Bezugszeichen bezeichnet.
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4 zeigt
den erfindungsgemäßen Greifer 4 in
einer perspektivischen Ansicht. Auch hier wurden gleiche Bauteile
mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. In 4 ist deutlich
zu erkennen, dass die Greiffinger 26 jeweils eine Öffnung mit
einem Schlitz 40 aufweisen. Zur Montage des Greifers 4 wird
die Welle 27 in die Öffnung
eingeführt.
Anschließend werden
Schrauben 41, die in dem Greiffinger 26 im Bereich
des Schlitzes 40 vorgesehen sind, festgedreht. Dadurch
wird der Greiffinger 26 im Bereich des Schlitzes 40 und
der Öffnung
zusammengezogen, so dass die Welle 27 drehfest in der Öffnung befestigt ist.
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In 5 ist
die Arbeitsposition 6 im Detail dargestellt. Sie umfasst
zwei stationär
angeordnete drehbare gelagerte Rollen oder Walzen 50, sowie drei
weitere in Richtung eines Pfeils 51 linear bewegbare, ebenfalls
drehbar gelagerte Rollen oder Walzen 52 und 53.
Vorzugsweise stehen die Rollen oder Walzen 52 und 53 miteinander
in Verbindung und werden gemeinsam bewegt. Die Bewegung der Rollen
oder Walzen 52 und 53 kann hydraulisch, pneumatisch,
elektromotorisch, elektromagnetisch oder auf andere Weise erfolgen.
Die lineare Bewegung 51 der Rollen oder Walzen 52 und 53 wird
vorzugsweise durch die Steuer- und Regelungseinrichtung 11 gesteuert.
Die Drehbewegung der Walzen 50, 52 und 53 erfolgt
vorzugsweise passiv, das heißt
ohne einen aktiven Antrieb.
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In
der Ausgangsposition sind die Rollen oder Walzen 52 und 53 nach
links verfahren. Der rotationssymmetrische Hohlkörper 2' wird derart in der Arbeitsposition 6 angeordnet,
dass sich der Mantel des Körpers 2' auf der einen
Seite zwischen den Rollen 50 und der Rolle 53 und
auf der anderen Seite außerhalb
der Rollen 52, also rechts von den Rollen 52,
befindet (vgl. 6). Dann werden die Rollen oder
Walzen 52 und 53 nach rechts verfahren (vgl. 7).
Dadurch wird der Hohlkörper 2' von den darin
angeordneten Rollen 50 und 52 in einer bestimmten
Position gehalten. Durch die auf den Rollen 52 umfangsseitig ausgebildeten
kreisförmigen
Rillen wird ein Abrutschen des Mantels des Körpers 2' von den Rollen 52 erschwert.
Des weiteren drückt
die nach rechts verfahrene Rolle 53 den Mantel des Hohlkörpers 2' in den Zwischenraum
zwischen den Rollen 50. Dadurch wird der Mantel im Bereich
der Rolle 53 bzw. des Zwischenraums zwischen den Rollen 50 verformt.
Durch Rotation des Körpers 2' um seine Rotationsachse wird
der Körper 2' auf seinem
gesamten Umfang zeitweise verformt. Das ermöglicht eine einfachere, zuverlässigere
und schnellere Detektion von bestimmten Qualitätsmängeln des Körpers 2. Insbesondere Schlitze
und Risse klaffen auf diese Weise auf, haben also eine größere Breite
und sind deshalb einfacher und zuverlässiger zu erkennen.
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Bei
dem in den 6 und 7 dargestellten
Körper 2' handelt es
sich um eine Achsmanschette mit einer Hohlzylinderform und einem
faltenbalgartigen Zylindermantel. Die Achsmanschette ist aus einem
Flexiblen Material, insbesondere Kunststoff oder Gummi, gefertigt.