DE102022116779A1

DE102022116779A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verteilen von Verbindungselementen

Info

Publication number: DE102022116779A1
Application number: DE102022116779.8A
Authority: DE
Inventors: Markus Hofmann
Original assignee: Weber Schraubautomaten GmbH
Current assignee: Weber Schraubautomaten GmbH
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen von Verbindungselementen mit einem Greifer, und mehreren Verbindungselementaufnahmen. Der Greifer weist zwei zueinander bewegliche Greiferfinger auf, welche zwischen einer Haltestellung und einer Freigabestellung verstellbar sind. Der Greifer ist um eine Achse schwenkbar gelagert, um wahlweise eine der Verbindungselementaufnahmen anzusteuern und dort eines der Verbindungselemente, durch eine Bewegung der Greiferfinger in die Freigabestellung, in die jeweilige Verbindungselementaufnahme abzugeben.Die Erfindung betrifft zudem ein Zuführsystem mit einer Fördereinheit und einer Vorrichtung zum Verteilen von Verbindungselementen. Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung der Vorrichtung zur Verteilung von Verbindungselementen, insbesondere Schrauben, auf die Verbindungselementaufnahmen. Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verteilen von Verbindungselementen auf verschiedene Zuführkanäle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen von Verbindungselementen auf verschiedene Verarbeitungseinheiten.
Aus dem Stand der Technik sind Verteilersysteme in Form von Weichen bekannt, um Verbindungselemente, wie z.B. Schrauben, auf verschiedene Verarbeitungseinheiten zu verteilen. Solche Weichen benötigen relativ viel Platz und müssen in der Regel ausgetauscht oder händisch angepasst werden, wenn andere Verbindungselemente, beispielsweise größere Schrauben, verarbeitet werden sollen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Verteilen von Verbindungselementen bereitzustellen, die platzsparend und variabel einsetzbar, d.h. für eine Vielzahl von verschiedenen Verbindungselementen einsetzbar, ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Verteilen von Verbindungselementen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass die Vorrichtung einen Greifer und mehrere Verbindungselementaufnahmen umfasst, dass der Greifer zwei zueinander bewegliche Greiferfinger aufweist, welche zwischen einer Haltestellung und einer Freigabestellung verstellbar sind; und dass der Greifer um eine Achse schwenkbar gelagert ist, um wahlweise eine der Verbindungselementaufnahmen anzusteuern und dort eines der Verbindungselemente, durch eine Bewegung der Greiferfinger in die Freigabestellung, in die jeweilige Verbindungselementaufnahme abzugeben.
Der Greifer dient also zur Aufnahme, Zuteilung und Abgabe der Verbindungselemente. Zur Zuteilung der Verbindungselemente wird der Greifer, vorzugsweise ähnlich wie ein Baukran um eine Hochachse, verschwenkt, um das Verbindungselement über der jeweiligen Verbindungselementaufnahme zu positionieren. Zur Abgabe des Verbindungselements wird der Greifer in die Freigabestellung verstellt, d.h. geöffnet, sodass das Verbindungselement in die jeweilige Verbindungselementaufnahme fallen kann. Vorzugsweise weisen die zu verteilenden Verbindungselemente einen Kopf und einen Schaft auf. Die Vorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass in der Haltestellung das Verbindungselement durch den Greifer an seinem Kopf gehalten wird. Vorzugsweise ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass das Verbindungselement in der Haltestellung des Greifers in hängendem Zustand, d.h. nach unten hängend, gehalten wird. Das Verbindungselement kann einen Schaft, beispielsweise einen Gewindeschaft, aufweisen, der zwischen den Greiferfingern hindurch nach unten hängt. In der Freigabestellung sind die Greiferfinger vorzugsweise so weit geöffnet, dass das Verbindungselement vollständig zwischen den Greiferfingern hindurchfallen kann.
Die Vorrichtung zum Verteilen von Verbindungselementen eignet sich besonders gut für Verbindungselemente mit empfindlichen Oberflächen, verunreinigten Oberflächen, oder scharfkantigen Formen. Die Vorrichtung benötigt zudem keinen Einsatz von Vibrationen, um die Verbindungselemente zu transportieren, weshalb ein Verteilen von Verbindungselementen mit der oben genannten Vorrichtung nicht nur geräuscharm, sondern auch sauber und wartungsfreundlich ist.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Greifer im Betrieb um eine vertikale Achse schwenkbar gelagert. Hierdurch ist ein besonders einfacher und kompakter Aufbau der Vorrichtung möglich.
Gemäß einer Ausführungsform formen die Greiferfinger gemeinsam eine Vertiefung. Vorzugsweise bildet jeder der Greiferfinger einen Teilabschnitt der Vertiefung. Um das Verbindungselement zentriert zwischen den Greiferfingern zu halten ist es vorteilhaft, wenn die Teilabschnitte der Vertiefung an den beiden Greiferfingern jeweils spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind. Die Vertiefung ist vorzugsweise trichterförmig. Hierdurch kann das Verbindungselement positionsgenau vom Greifer gehalten werden. Vorteilhafterweise formen die Greiferfinger gemeinsam genau eine, insbesondere trichterförmige, Vertiefung aus. Der Greifer ist somit vorzugsweise dazu ausgebildet, genau ein Verbindungselement positionsgenau aufnehmen zu können.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Greiferfinger in der Haltestellung parallel zueinander angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können die Greiferfinger in der Freigabestellung parallel zueinander angeordnet sein. Alternativ dazu können die Greiferfinger in der Haltestellung und/oder in der Freigabestellung winkelig zueinander angeordnet sein. Vorzugsweise weisen die Greiferfinger in ihrer Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. In Ihrer Seitenansicht können die Greiferfinger V-förmig ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Greiferfinger während ihrer Verstellbewegung zwischen der Haltestellung und der Freigabestellung stets parallel zueinander angeordnet. Die Greiferfinger können sich somit in einer Linearbewegung von einander weg und aufeinander zu bewegen. Der Greifer kann als Parallelgreifer ausgebildet sein. Alternativ dazu können die Greiferfinger beispielsweise eine relative Schwenkbewegung zueinander durchführen, um zwischen der Haltestellung und der Freigabestellung verstellt zu werden.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Greiferfinger in der Haltestellung voneinander beabstandet. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Greiferfinger in der Freigabestellung voneinander beabstandet sein. In anderen Worten kann ein Freiraum, z.B. ein schlitzförmiger Freiraum, zwischen den Greiferfingern vorgesehen sein, um in der Haltestellung einen Schaft des Verbindungselements aufzunehmen. In der Freigabestellung ist eine Breite des Freiraums vorzugsweise größer als in der Haltestellung, sodass das Verbindungselement zwischen den Greiferfingern hindurchfallen kann. Es ist somit vorteilhaft, wenn die Greiferfinger in der Haltestellung näher bei einander angeordnet sind, als in der Freigabestellung.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Abstand der Greiferfinger zueinander in der Haltestellung und/oder in der Freigabestellung einstellbar. Vorzugsweise ist der Abstand der Greiferfinger zueinander in der Haltestellung und/oder in der Freigabestellung vordefinierbar, d.h. in einer Steuerungssoftware einstellbar. Beispielsweise können in der Steuerungssoftware Werte für den Abstand der Greiferfinger in der Haltestellung und/oder der Freigabestellung für verschiedene vorbekannte Verbindungselementtypen hinterlegbar sein. Hierdurch kann der Greifer auf verschiedene Verbindungselemente eingestellt werden, sodass der Greifer das jeweilige Verbindungselement in der Haltestellung sicher greifen und durch eine Bewegung der Greiferfinger in die Freigabestellung sicher in die jeweilige Verbindungselementaufnahme abgeben kann. Die Vorrichtung kann einen Datenspeicher aufweisen, um die eingestellten Abstände der Greiferfinger in der Haltestellung und der Freigabestellung zu speichern und beispielsweise einem Verbindungselemententyp zuzuordnen.
Um das Verbindungselement prozesssicher aufnehmen zu können, können die Greiferfinger in einem, insbesondere achsfernen, Endbereich gemeinsam eine Schrägfläche bilden. Die Schrägfläche kann als Rutsche fungieren, die dazu dient, dass die Verbindungselemente mit ihrem Kopf auf der Schrägfläche aufliegend und dem Schaft frei hängend entlang der von den Greiferfingern gebildeten Schrägfläche gleiten können. Vorzugsweise bilden die die Schrägfläche darstellenden Abschnitte der Greiferfinger zwei parallele Auflageflächen für den Kopf des Verbindungselements und/oder einen Führungskanal für die Verbindungselemente. Die zwei parallelen Auflageflächen können schräg zur Förderrichtung ausgebildet sein, um eine Reibung zwischen dem Verbindungselement und den Auflageflächen zu minimieren. Alternativ oder zusätzlich können die Greiferfinger mit einer reibungsminimierenden Beschichtung versehen sein.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Greiferfinger, insbesondere in einem achsennahen Endbereich, mit einem Schwenkmechanismus gekoppelt. Der Schwenkmechanismus kann dazu ausgebildet sein, den Greifer um einen vordefinierten Winkelbereich um ein Hochachse zu verschwenken. Der Schwenkmechanismus kann eine pneumatisch oder elektrisch angesteuerte Antriebseinheit aufweisen. Der Schwenkmechanismus kann als pneumatische oder elektrische Antriebseinheit ausgebildet sein, d.h. der Greifer kann pneumatisch oder elektrisch verstellbar sein. Eine pneumatische Antriebseinheit ist speziell dann vorteilhaft, wenn genau zwei Verbindungselementaufnahmen vorgesehen sind, da pneumatische Antriebseinheiten in der Regel kostengünstig zu beschaffen sind. Sofern mehr als zwei Verbindungselementaufnahmen vorgesehen sind, ist eine elektrische Antriebseinheit vorteilhaft, da diese einfach auf drei oder mehr vordefinierte Winkelstellungen programmiert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Sensoreinheit zur Kontrolle einer Aufnahme und/oder Abgabe eines Verbindungselements durch den Greifer. Die Sensoreinheit kann beispielsweise einen optischen Sensor, z.B. eine Kamera, umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinheit einen induktiven oder taktilen Sensor umfassen. Die Sensoreinheit ist vorzugsweise mit einer zentralen Steuerungseinheit verbunden, um gemessene Daten an die Steuerungseinheit zu senden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung eines Öffnungszustands und/oder einer Drehstellung des Greifers. Die Ermittlungseinrichtung kann den Öffnungszustand beispielsweise anhand einer Position zumindest eines der Greiferfinger ermitteln. Alternativ kann die Ermittlungseinrichtung dazu ausgebildet sein, einen Abstand der Greiferfinger zueinander zu ermitteln. Die Ermittlungseinrichtung kann den Öffnungszustand und/oder die Drehstellung allein aus Antriebsdaten eines Verstellantriebs oder Schwenkantriebs für zumindest einen der Greiferfinger auslesen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Sensor vorgesehen sein, der den Öffnungszustand und/oder die Drehstellung unabhängig von Antriebsdaten ermittelt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Sensorik zur Längenmessung des jeweiligen Verbindungselements. Die Sensorik kann einen optischen Sensor, z.B. eine Kamera, umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorik einen induktiven oder taktilen Sensor umfassen. Die Sensorik ist vorzugsweise mit der zentralen Steuerungseinheit verbunden, um gemessene Daten an die Steuerungseinheit zu senden.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Verbindungselementaufnahmen jeweils eine, insbesondere obenliegende, Aufnahmeöffnung. Mit obenliegend ist gemeint, dass die Aufnahmeöffnung auf einer Oberseite der Verbindungselementaufnahme angeordnet ist. Die Aufnahmeöffnung ist vorzugsweise so positioniert, dass bei der Bewegung der Greiferfinger in die Freigabestellung, d.h. bei einem Öffnen der Greiferfinger, das Verbindungselement schwerkraftbedingt in die jeweilige darunterliegende Aufnahmeöffnung fällt. Die Aufnahmeöffnung kann trichterförmig ausgebildet sein, um die Aufnahme des Verbindungselements prozesssicherer zu gestalten.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Verbindungselementaufnahmen jeweils mit einer Transporteinheit, beispielsweise einem Führungsschlauch oder Führungskanal, verbunden. Die Transporteinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet und eingerichtet, um die aufgenommenen Verbindungselemente einer Verarbeitungseinheit, insbesondere einer Schraubeinheit, zuzuführen. Die Transporteinheit hat vorzugsweise eine Druckluftzuführung, die dazu dient, um die Verbindungselemente durch eine Druckluftbeaufschlagung entlang der Transporteinheit zu transportieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein im Betrieb vertikaler Abstand zwischen den Greiferfingern und zumindest einem der Aufnahmeöffnungen, insbesondere allen Aufnahmeöffnungen, einstellbar. In anderen Worten kann der Abstand zwischen den Greiferfingern und zumindest einer der Aufnahmeöffnungen, insbesondere allen Aufnahmeöffnungen, auf eine Länge des zu verarbeitenden Verbindungselements einstellbar sein. Der Abstand zwischen den Greiferfingern und zumindest einer der Aufnahmeöffnungen, insbesondere allen Aufnahmeöffnungen, kann motorisch oder händisch einstellbar sein. Sofern der Abstand motorisch einstellbar ist, kann der hierzu verwendete Stellmotor Daten empfangen, welche von der Sensorik zur Längenmessung des jeweiligen Verbindungselements ermittelt wurden, um den Abstand motorisch passend zur Länge des zu verarbeitenden Verbindungselements einzustellen. Vorzugsweise wird der Abstand zwischen den Greiferfingern und zumindest einer der Aufnahmeöffnungen, insbesondere allen Aufnahmeöffnungen, so eingestellt, dass der Abstand geringfügig kleiner als der nach unten über die Greiferfinger hinausragende Teil des Verbindungselements ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Verbindungselement bereits in die Aufnahmeöffnung eingreift, wenn der Greifer in die Freigabestellung verstellt wird. Um dennoch den Greifer verschwenken zu können, ohne dass das Verbindungselement mit einem Rand der Aufnahmeöffnung kollidiert, können Verschwenknuten vorgesehen sein, welche sich zwischen den Aufnahmeöffnungen erstrecken und eine kollisionsfreie Schwenkbewegung der Verbindungselemente zwischen den Aufnahmeöffnungen ermöglichen.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Verbindungselementaufnahmen im Wesentlichen 90° oder ein mehrfaches von 90° zueinander versetzt um die Achse, d.h. um die Schwenkachse des Greifers, herum angeordnet. Sofern zwei Verbindungselementaufnahmen vorgesehen sind, können diese 90° oder 180° versetzt zueinander um die Achse herum angeordnet sein. Sind 3 oder 4 Verbindungselementaufnahmen vorgesehen, sind diese vorzugsweise jeweils um 90° zueinander versetzt um die Achse herum angeordnet.
Die Erfindung betrifft zudem ein Zuführsystem umfassend eine Vorrichtung zum Verteilen von Verbindungselementen mit zumindest einem der zuvor oder nachstehend genannten Merkmalen. Vorzugsweise umfasst das Zuführsystem eine Vereinzelungseinheit. Die Vereinzelungseinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine Mehrzahl von Verbindungselementen zu vereinzeln, um diese einzeln dem Greifer zuzuführen. Die Vereinzelungseinheit kann durch eine Fördereinheit gebildet sein. Alternativ dazu kann die Vereinzelungseinheit in unmittelbarer Nähe zur Fördereinheit angeordnet sein. Hierdurch können die Verbindungselemente vereinzelt werden, während die Fördereinheit die Verbindungselemente dem Greifer zuführt. Alternativ dazu kann die zuvor und nachstehend beschriebene Vorrichtung als Vereinzelungseinheit verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Zuführsystem eine Fördereinheit mit einer Förderstrecke. Die Förderstrecke kann zwei zueinander parallel und beabstandet voneinander angeordnete Förderbänder umfassen. Die Förderbänder sind vorzugsweise als Endlosförderbänder ausgebildet. Die Förderstrecke kann derart angeordnet sein, dass die Verbindungselemente, insbesondere direkt, von der Förderstrecke auf die von den Greiferfingern gebildete Schrägfläche gleiten können. Vorzugsweise weist die Förderstrecke zumindest eine Auflagefläche, insbesondere zwei Auflageflächen, für Köpfe der Verbindungselemente auf. Die Förderstrecke kann dazu ausgebildet sein, die Verbindungselemente hängend zu transportieren, insbesondere mit ihrem Schaft nach unten hängend zu transportieren. Der Kopf der Verbindungselemente kann auf den zwei zueinander parallel und beabstandet voneinander angeordneten Förderbändern jeweils teilweise aufliegen.
Die Erfindung betrifft zudem eine Verwendung einer Vorrichtung oder einem Zuführsystem gemäß einem der zuvor oder nachstehend genannten Merkmale zur Verteilung von Verbindungselementen, insbesondere Schrauben, auf die Verbindungselementaufnahmen. Vorzugsweise wird die Vorrichtung oder das Zuführsystem zur Vereinzelung und anschließenden Verteilung von Verbindungselementen, insbesondere Schrauben, auf die Verbindungselementaufnahmen verwendet.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Verteilen von Verbindungselementen auf verschiedene Verbindungselementaufnahmen, insbesondere Zuführkanäle, umfassend:

Aufnahme eines Verbindungselements, insbesondere einer Schraube, mittels eines, zwei zueinander bewegliche Greiferfinger aufweisenden, Greifers;
Verschwenken des Greifers um einen vordefinierten Winkel um eine, insbesondere im Betrieb vertikale, Achse;
Öffnen des Greifers durch eine Relativbewegung der Greiferfinger zueinander, sodass das Verbindungselement schwerkraftbedingt in eine der Verbindungselementaufnahmen fällt.

Das Verfahren kann ferner umfassen:

Zuführen von einzelnen Verbindungselementen zu dem Greifer mittels einer Förderstrecke, insbesondere mittels eines Förderbandes oder mehrerer Förderbänder.

Die Förderstrecke kann zwei beabstandet zueinander angeordnete Förderbänder umfassen. Die Förderbänder können das Verbindungselement mit dem Kopf auf den Förderbändern aufliegend und mit dem Schaft zwischen den Förderbändern frei hängend transportieren.
Das Verfahren kann zudem umfassen:

Transportieren des verteilten Verbindungselements zu einer Verarbeitungseinrichtung, insbesondere einer Schraubeinheit.

Nachdem das Verbindungselement von dem Greifer in die Verbindungselementaufnahme fallengelassen wurde, kann das Verbindungselement derjenigen Verarbeitungseinrichtung zugeführt werden, welcher das Verbindungselement zugeordnet wurde. Beispielsweise kann das Verbindungselement mittels Druckluft und/oder Schwerkraft der jeweiligen Verarbeitungseinheit zugeführt werden.
Das Verfahren kann mit einer Vorrichtung oder einem Zuführsystem gemäß zumindest einem der zuvor oder nachstehend genannten Merkmale durchgeführt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand rein beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine erste perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verteilen von Verbindungselementen gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verteilen von Verbindungselementen gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 eine perspektivische Darstellung einer Vorderseite der Vorrichtung von 2;
4 eine Seitenansicht der Vorrichtung von 2;
5 eine perspektivische Darstellung einer Rückseite einer Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
6 eine Draufsicht auf ein Zuführsystem mit einer Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform; und
7 eine seitliche Schnittansicht des Zuführsystems von 6.

1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Verteilen von Verbindungselementen 12 auf zwei verschiedene Verbindungselementaufnahmen 14, 15 mittels eines Greifers 16. Der Greifer 16 weist zwei Greiferfinger 16a, 16b auf. Die Greiferfinger 16a, 16b dienen gemeinsam zum Halten eines Kopfes 12a eines der Verbindungselemente 12. Die Greiferfinger 16a, 16b sind, wie in 1 durch einen Doppelpfeil dargestellt, voneinander weg und aufeinander zu bewegbar, um den Greifer 16 zu öffnen oder zu schließen. Hierzu ist ein Stellantrieb 18 vorgesehen. Der Stellantrieb 18 bewegt die Greiferfinger 16a, 16b derart, dass diese stets parallel zueinander angeordnet bleiben. Ein Abstand zwischen den Greiferfingern 16a, 16b in der Haltestellung ist über eine Steuerungssoftware der Vorrichtung 10 einstellbar, um den Greifer 16 - falls nötig - auf unterschiedlich große Verbindungselemente 12 einstellen zu können und so sicherzustellen, dass auch Verbindungselemente 12 mit kleinerem Kopf 12a sicher gehalten werden. Zudem ist ein Abstand zwischen den Greiferfingern 16a, 16b in der Freigabestellung über die Steuerungssoftware der Vorrichtung 10 einstellbar, um sicherzustellen, dass auch Verbindungselemente 12 mit größerem Kopf 12a in der Freigabestellung prozesssicher abgegeben werden.
Zudem ist der Greifer 16 mit einem Schwenkantrieb 20 gekoppelt, der dazu ausgebildet ist, den Greifer 16 um eine Hochachse 22 zu verschwenken. Die Greiferfinger 16a, 16b bilden gemeinsam in ihrem von der Hochachse 22 entfernten, d.h. distalen, Endabschnitt eine Schrägfläche 16c, die zur Aufnahme des jeweiligen Verbindungselements 12 und zum Transport des Verbindungselements 12 in einen mittleren Abschnitt der Greiferfinger 16a, 16b dient. Die Schrägfläche 16c dient in anderen Worten als Rutsche für das jeweilige Verbindungselement 12. In dem mittleren Abschnitt der Greiferfinger 16a, 16b bilden die Greiferfinger 16a, 16b gemeinsam ein Potentialminimum, an dem das Verbindungselement 12 positionsgenau gehalten wird. Hierzu bilden die Greiferfinger 16a, 16b gemeinsam eine trichterförmige Vertiefung 16d aus.
Damit das jeweilige Verbindungselement 12, ohne mit einem Rand der Verbindungselementaufnahme 14 zu kollidieren, bis in die trichterförmige Vertiefung 16d rutschen kann, ist am Rand der ersten Verbindungselementaufnahme 14 eine Einführausnehmung 24 vorgesehen. In seiner Aufnahmeposition, d.h. in der Position, in der das Verbindungselement 12 vom Greifer 16 aufgenommen wird, ist der Greifer 16 über einer Aufnahmeöffnung 14a der ersten Verbindungselementaufnahme 14 angeordnet. Die Aufnahmeöffnung 14a ist über eine Transporteinheit 26, hier ein Führungsschlauch, mit einer nicht gezeigten ersten Verarbeitungseinheit, z.B. einer Schraubeinheit, verbunden.
Wenn das jeweilige Verbindungselement 12 einer zweiten Verarbeitungseinheit, beispielsweise einer anderen Schraubeinheit, zugeführt werden soll, kann der mit dem Verbindungselement 12 bestückte Greifer 16 mittels des Schwenkantriebs 20 90° um die Hochachse 22 zur zweiten Verbindungselementaufnahme 15 verschwenkt werden, sodass sich der Greifer 16 über einer Aufnahmeöffnung 15a der zweiten Verbindungselementaufnahme 15 befindet. Der Schwenkantrieb 20 kann als pneumatischer Schwenkantrieb 20 ausgebildet sein. Wie in 1 zu sehen ist, kann ein Abstand zwischen dem Greifer 16 und einer Oberseite der Verbindungselementaufnahmen 14 und 15 so dimensioniert sein, dass das zu verarbeitende Verbindungselement 12 bereits mit seinem kopffernen Ende in die Aufnahmeöffnung 14a, 15a eintaucht, wenn das Verbindungselement 12 noch vom Greifer 16 gehalten wird. Dies verbessert die Prozesssicherheit beim Abgeben des Verbindungselements 12 in die jeweilige Verbindungselementaufnahme 14, 15. Damit jedoch der Greifer 16 verschwenkt werden kann, ohne dass das Verbindungselement 12 mit einem Öffnungsrand der Aufnahmeöffnungen 14a, 15a kollidiert, sind in den Oberflächen der Verbindungselementaufnahmen 14, 15 Verschwenknuten 30, 32 vorgesehen. Um die Vorrichtung 10 auf unterschiedlich lange Verbindungselemente 12 einstellen zu können, ist eine Höhe der Verbindungselementaufnahmen 14, 15 relativ zu den Greiferfingern 16a, 16b, d.h. ein Abstand 48 (siehe 7) zwischen den Greiferfingern 16a, 16b und den Aufnahmeöffnungen 14a, 15a, einstellbar.
Die 2 bis 4 zeigen eine zweite Variante der Vorrichtung 10, bei der - im Vergleich zu der in 1 gezeigten Variante - vier verschiedene Verbindungselementaufnahmen 14, 15, 34, 35 vorgesehen sind. Die vier Verbindungselementaufnahmen 14, 15, 34, 35 sind gleichmäßig 90° zueinander versetzt um die Achse 22 herum angeordnet. Der Schwenkantrieb 20 dient dazu, den Greifer 16 und das damit bestückte Verbindungselement 12 wahlweise über eine der vier Verbindungselementaufnahmen 14, 15, 34, 35 zu bewegen, sodass durch ein anschließendes Bewegen des Greifers 16 von der Haltestellung in die Freigabestellung das Verbindungselement 12 in eine jeweilige Aufnahmeöffnung 14a, 15a, 34a, 35a der Verbindungselementaufnahmen 14, 15, 34, 35 abgegeben werden kann. Der Schwenkantrieb 20 zum Verschwenken des Greifers 16 ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise als elektrischer Antrieb ausgebildet. Hierdurch können die Positionen des Greifers 16 über den Aufnahmeöffnungen 14a, 15a, 34a, 35a einfach und präzise angesteuert werden.
Damit auch bei dieser Ausführungsform der Greifer 16 verschwenkt werden kann, ohne dass ein in die Aufnahmeöffnung 14a hineinragendes Verbindungselement 12 mit einem Rand der Aufnahmeöffnungen 14a, 15a, 34a, 35a kollidiert, sind in den Verbindungselementaufnahmen 14, 15, 34, 35 in deren Oberseite Verschwenknuten 30-58 ausgeformt. In 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der sich die Verschwenknut 30, 32 von der ersten Verbindungselementaufnahme 14 zur zweiten Verbindungselementaufnahme 15, sich die Verschwenknut 33, 40 von der zweiten Verbindungselementaufnahme 15 zur dritten Verbindungselementaufnahme 34 erstreckt und sich die Verschwenknut 50, 52 von der dritten Verbindungselementaufnahme 34 zu der vierten Verbindungselementaufnahme 35 erstreckt. In der in 3 gezeigten Ausführungsform erstreckt sich jedoch keine Verschwenknut von der ersten Verbindungselementaufnahme 14 direkt zur vierten Verbindungselementaufnahme 35.
Alternativ dazu kann, wie in 5 gezeigt, auch eine Verschwenknut 54, 56 vorgesehen sein, welche ein Verschwenken eines in die Aufnahmeöffnung 14a hineinragenden Verbindungselements 12 direkt zur vierten Aufnahmeöffnung 35a ermöglicht. Der Schwenkantrieb 20 kann entsprechend so ausgebildet sein, dass eine Verschwenkung des Greifers 16 von der ersten Verbindungselementaufnahme 14 nur in Richtung der zweiten Verbindungselementaufnahme 15 möglich ist oder alternativ eine Verschwenkung des Greifers 16 von der ersten Verbindungselementaufnahme 14 wahlweise in Richtung der zweiten Verbindungselementaufnahme 15 oder der vierten Verbindungselementaufnahme 35 möglich ist. Vorzugsweise ist der Greifer 16 mittels des Schwenkantriebs 20 um mindestens 360° schwenkbar.
Jede der Verbindungselementaufnahmen 14, 15, 34, 35 ist mit einer separaten Transporteinheit 26, 28, 36, 38, vorzugsweise in Form eines Zuführschlauchs, verbunden, um das auf die jeweilige Verbindungselementaufnahme 14, 15, 34, 35 verteilte Verbindungselement 12 einer der Verbindungselementaufnahme 14, 15, 34, 35 zugeordneten Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einem Schrauber, zuzuführen.
In den 6 und 7 ist ein Zuführsystem 2 gezeigt, welches neben einer der zuvor beschriebenen Vorrichtungen 10 noch eine als Vereinzelungseinheit 6 wirkende Fördereinheit 4 mit einer Förderstrecke 8 umfasst. Die Förderstrecke 8 weist zwei parallel zueinander ausgerichtete Förderbänder 8a und 8b auf, die in gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden können, um ein auf den Förderbändern 8a und 8b aufliegendes Verbindungselement 12 dem Greifer 16 zuzuführen. Die Förderbänder 8a und 8b können vorzugsweise auch in verschiedene Richtungen oder unterschiedlich schnell antreibbar sein, beispielsweise um eine Ausrichtung eines falsch auf der Förderstrecke liegenden Verbindungselements 12 zu korrigieren oder um eine Transportgeschwindigkeit des Verbindungselements 12 zu verändern.
Wie aus der 7 hervorgeht, sind die Förderbänder 8a und 8b so ausgebildet und angeordnet, dass der Kopf 12a des Verbindungselements 12 auf den Förderbändern 8a und 8b aufliegt und der Schaft 12b des Verbindungselements 12 zwischen den Förderbändern 8a und 8b angeordnet ist. Der Schaft 12b hängt dabei frei nach unten. Die Förderbänder 8a und 8b sind als Endlosförderbänder ausgebildet, sodass in einem dem Greifer 16 nahen Endabschnitt der Förderstrecke 8 das Verbindungselement 12 auf einfache Weise an den Greifer 16 abgegeben werden kann. Hierzu sind, wie in 6 zu sehen ist, die Förderbänder 8a und 8b fluchtend zu den Greiferfingern 16a und 16b angeordnet. Zwischen den Förderbändern 8a und 8b erstreckt sich ein spaltförmiger Freiraum 58, der ohne Unterbrechung zwischen den Greiferfingern 16a und 16b weiter verläuft. Wenn das Verbindungselement 12 an den Greifer 16 abgegeben wurde, rutscht das Verbindungselement 12 über die durch die Greiferfinger 16a und 16b gebildete Schrägfläche 16c (siehe 7) in die trichterförmige Vertiefung 16d.
Wenn das Verbindungselement 12 durch die trichterförmige Vertiefung 16d zentriert ist, kann eine Länge des Verbindungselements 12 gemessen werden. Hierzu dient eine Sensorik 46 (siehe 6), welche, wie im vorliegenden Beispiel, als berührungslose Sensorik ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann das Verbindungselement 12 abhängig von der gemessenen Länge automatisch einer der Verbindungselementaufnahmen 14, 15, 34, 35 zugeordnet werden.
Wie in 7 zu sehen ist, umfasst die Vorrichtung 10 zudem eine Sensoreinheit 42 zur Kontrolle einer Aufnahme und/oder Abgabe eines Verbindungselements durch den Greifer 16. Die Sensoreinheit 42 ist im vorliegenden Beispiel als berührungslose Sensoreinheit 42 ausgebildet. Die Sensoreinheit 42 ist im Betrieb oberhalb der Greiferfinger 16a, 16b, speziell oberhalb der durch die Greiferfinger 16a, 16b gebildeten Vertiefung 16d, angeordnet. Die Sensoreinheit 42 ist mit einer Steuerungseinheit der Vorrichtung 10 verbunden, welche ein Signal der Sensoreinheit 42 aufnimmt und verarbeitet.
Die Vorrichtung 10 umfasst eine Ermittlungseinrichtung 44 zur Ermittlung eines Öffnungszustands und/oder einer Drehstellung des Greifers 16. Beispielsweise ist die Ermittlungseinrichtung 44 dazu ausgebildet, zu ermitteln, ob sich der Greifer 16 in der Haltestellung, der Freigabestellung oder einer Zwischenstellung befindet. Diese Information kann die Ermittlungseinrichtung 44 an die Steuerungseinheit der Vorrichtung 10 senden. Alternativ oder zusätzlich kann die Ermittlungseinrichtung 44 dazu ausgebildet sein, zu erkennen, in welcher Winkelposition sich der Greifer 16 befindet und somit ob der Greifer 16 über einer der Verbindungselementaufnahmen 14, 15, 34, 35 angeordnet ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Greifer 16 das jeweilige Verbindungselement 12 an die richtige Verbindungselementaufnahme 14, 15, 34, 35 abgibt.
Bezugszeichenliste

2: Zuführsystem
4: Fördereinheit
6: Vereinzelungseinheit
8: Förderstrecke
8a: Förderband
8b: Förderband
10: Vorrichtung
12: Verbindungselement
12a: Kopf
12b: Schaft
14: Verbindungselementaufnahme
14a: Aufnahmeöffnung
15: Verbindungselementaufnahme
15a: Aufnahmeöffnung
16: Greifer
16a: Greiferfinger
16b: Greiferfinger
16c: Schrägfläche
16d: Vertiefung
18: Stellantrieb
20: Schwenkantrieb
22: Hochachse
24: Einführausnehmung
26: Transporteinheit
28: Transporteinheit
30: Verschwenknut
32: Verschwenknut
33: Verschwenknut
34: Verbindungselementaufnahme
34a: Aufnahmeöffnung
35: Verbindungselementaufnahme
35a: Aufnahmeöffnung
36: Transporteinheit
38: Transporteinheit
40: Verschwenknut
42: Sensoreinheit
44: Ermittlungseinrichtung
46: Sensorik zur Längenmessung
48: Abstand
50: Verschwenknut
52: Verschwenknut
54: Verschwenknut
56: Verschwenknut
58: Freiraum

Claims

Vorrichtung (10) zum Verteilen von Verbindungselementen (12), umfassend: einen Greifer (16), und mehrere Verbindungselementaufnahmen (14, 15, 34, 35), wobei der Greifer (16) zwei zueinander bewegliche Greiferfinger (16a, 16b) aufweist, welche zwischen einer Haltestellung und einer Freigabestellung verstellbar sind; und wobei der Greifer (16) um eine Achse (22) schwenkbar gelagert ist, um wahlweise eine der Verbindungselementaufnahmen (14, 15, 34, 35) anzusteuern und dort eines der Verbindungselemente (12), durch eine Bewegung der Greiferfinger (16a, 16b) in die Freigabestellung, in die jeweilige Verbindungselementaufnahme (14, 15, 34, 35) abzugeben.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (16) im Betrieb um eine vertikale Achse (22) schwenkbar gelagert ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferfinger (16a, 16b) gemeinsam eine, insbesondere trichterförmige, Vertiefung (16d) formen.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferfinger (16a, 16b) in der Haltestellung und/oder in der Freigabestellung parallel zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferfinger (16a, 16b) während ihrer Verstellbewegung zwischen der Haltestellung und der Freigabestellung stets parallel zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferfinger (16a, 16b) in der Haltestellung und/oder in der Freigabestellung voneinander beabstandet sind.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der Greiferfinger (16a, 16b) zueinander in der Haltestellung und/oder in der Freigabestellung einstellbar ist.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferfinger (16a, 16b) in einem, insbesondere achsfernen, Endbereich gemeinsam eine Schrägfläche (16c) bilden.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferfinger (16a, 16b), insbesondere in einem achsennahen Endbereich, mit einem Schwenkmechanismus (20) gekoppelt sind, insbesondere wobei der Schwenkmechanismus (20) eine pneumatisch oder elektrisch angesteuerte Antriebseinheit aufweist.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Sensoreinheit (42) zur Kontrolle einer Aufnahme und/oder Abgabe eines Verbindungselements (12) durch den Greifer (16) umfasst.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Ermittlungseinrichtung (44) zur Ermittlung eines Öffnungszustands und/oder einer Drehstellung des Greifers (16) umfasst.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Sensorik (46) zur Längenmessung des jeweiligen Verbindungselements (12) umfasst.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselementaufnahmen (14, 15, 34, 35) jeweils eine, insbesondere obenliegende, Aufnahmeöffnung (14a, 15a, 34a, 35a) umfassen, die so unterhalb des Greifers (16) positioniert ist, dass bei der Bewegung der Greiferfinger (16a, 16b) in die Freigabestellung das Verbindungselement (12) schwerkraftbedingt in die jeweilige Aufnahmeöffnung (14a, 15a, 34a, 35a) hineinfällt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselementaufnahmen (14, 15, 34, 35) jeweils mit einer Transporteinheit (26, 28, 36, 38), beispielsweise einem Führungsschlauch oder Führungskanal, verbunden sind, um die aufgenommenen Verbindungselemente (12) einer Verarbeitungseinheit, insbesondere einer Schraubeinheit, zuzuführen.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Betrieb vertikaler Abstand (48) zwischen den Greiferfingern (16a, 16b) und zumindest einer der Aufnahmeöffnungen (14a, 15a, 34a, 35a), insbesondere aller Aufnahmeöffnungen (14a, 15a, 34a, 35a), einstellbar ist.
Vorrichtung (10) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselementaufnahmen (14, 15, 34, 35) im Wesentlichen 90° zueinander versetzt um die Achse (22) herum angeordnet sind.
Zuführsystem (2) umfassend eine Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 bis 16 und eine Vereinzelungseinheit (6), wobei die Vereinzelungseinheit (6) dazu ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Verbindungselementen (12) zu vereinzeln, um diese einzeln dem Greifer (16) zuzuführen.
Zuführsystem (2) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführsystem (2) eine Fördereinheit (4) mit einer Förderstrecke (8) aufweist, insbesondere wobei die Förderstrecke (8) zwei zueinander parallel und beabstandet voneinander angeordnete Förderbänder (8a, 8b) umfasst.
Verwendung einer Vorrichtung (10) oder einem Zuführsystem (2) gemäß einem der vorherigen Ansprüche zur Verteilung, insbesondere zur Vereinzelung und Verteilung, von Verbindungselementen (12), insbesondere Schrauben, auf die Verbindungselementaufnahmen (14, 15, 34, 35).
Verfahren zum Verteilen von Verbindungselementen (12) auf verschiedene Verbindungselementaufnahmen (14, 15, 34, 35), insbesondere Zuführkanäle, umfassend: Aufnahme eines Verbindungselements (12), insbesondere einer Schraube, mittels eines, zwei zueinander bewegliche Greiferfinger (16a, 16b) aufweisenden, Greifers (16); Verschwenken des Greifers (16) um einen vordefinierten Winkel um eine, insbesondere im Betrieb vertikale, Achse (22); Öffnen des Greifers (16) durch eine Relativbewegung der Greiferfinger (16a, 16b) zueinander, sodass das Verbindungselement (12) schwerkraftbedingt in eine der Verbindungselementaufnahmen (14, 15, 34, 35) fällt.
Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend: Zuführen von einzelnen Verbindungselementen (12) zu dem Greifer (16) mittels einer Förderstrecke (8), insbesondere mittels eines Förderbandes (8a, 8b).
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, ferner umfassend: Transportieren des verteilten Verbindungselements (12) zu einer Verarbeitungseinrichtung, insbesondere einer Schraubeinheit.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 21 oder 22, wobei das Verfahren mit einer Vorrichtung (10) gemäß zumindest einem der Merkmale der Ansprüche 1 bis 16 oder einem Zuführsystem (2) gemäß zumindest einem der Merkmale der Ansprüche 17 oder 18 durchgeführt wird.