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Die
Erfindung betrifft einen Doppelschwenktisch, insbesondere für Fertigungszellen.
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In
der Praxis werden Industrieroboter oder so genannte Manipulatoren
dazu verwendet, an kleineren Einheiten, wie Geräten, Leiterplatten oder Baugruppen
Montagevorgänge
oder sonstige Bearbeitungsvorgänge
auszuführen.
Die betreffenden Geräte
oder Baugruppen müssen
dem Roboter oder dem Manipulator zugeführt werden, wobei sie in mehr oder
weniger vorgegebenen Positionen anzuordnen sind. In einigen Fällen müssen sie
fixiert werden, wohingegen in anderen Fällen auf eine Fixierung verzichtet
werden kann. Häufig
ist es gewünscht, dass die
Geräte
manuell zu- oder abgeführt
werden können,
um eine flexible Einbindung in sonstige Produktionsprozesse zu gestatten.
Während
eine Bedienperson die betreffenden Geräte, Baugruppen oder sonstig
zu bearbeitenden Teile in Reichweite des Industrieroboters positioniert,
muss dieser ruhen. Dies ist schon aus Sicherheitsgründen erforderlich
und führt
zu erheblichen Zeitverlusten.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, solche Zeitverluste zu vermeiden.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Doppelschwenktisch nach Anspruch 1 gelöst:
Der
erfindungsgemäße Doppelschwenktisch
weist wenigstens zwei Tische auf, die an einem Schwenkträger um zueinander
parallele Schwenkachsen (erste und zweite Schwenkachse) schwenkbar
gelagert sind. Die beiden Tische sind vorzugsweise im Wesentlichen übereinstimmend
ausgebildet. Sie weisen insbesondere gleich große im Wesentlichen ebene Tischoberseiten
auf. Ihre Schwenkachsen sind von einer Horizontalachse gleich weit
weg entfernt, um die der Schwenkträger gedreht bzw. geschwenkt werden
kann. Sie sind bezüglich
der Horizontalachse einander diametral gegenüber liegend oder bei mehr als
zwei Tischen im gleichen Abstand zur Horizontalachse und gleichen
Winkelabständen
angeordnet.
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Des
Weiteren sind Mittel zur Festlegung der Schwenkposition des Schwenkträgers und
der Tische vorgesehen. Mit diesen lässt sich der Schwenkträger um die
Horizontalachse so schwenken, dass die beiden Tische ihren Platz
tauschen. Die genannten Mittel zur Festlegung der Schwenkposition
der Tische halten dabei während
des gesamten Platzwechselprozesses die Tischoberflächen im
Wesentlichen horizontal, so dass darauf liegende Teile nicht herunter
fallen können.
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Einer
der Tische ist als Arbeitstisch dem Industrieroboter oder der sonstigen
Bearbeitungseinrichtung zugeordnet während der andere Tisch als Lade-
und Entladestation dient, d.h. manuell oder automatisch bedient
werden kann während
an dem anderen Tisch gearbeitet wird. Ein weiterer Tisch kann als
Prüfplatz
oder zu anderen Arbeiten benutzt werden. Sobald die dort durchzuführenden
Arbeiten beendet sind und sobald der andere Tisch mit neuen Teilen
versehen worden ist kann der Platzwechsel der Tische ausgelöst werden,
um die Arbeit fortsetzen zu können.
Das Schwenken des Schwenkträgers um
eine Horizontalachse nutzt für
den Platzwechselvorgang den Raum ober- und unterhalb der Tische am
Aufstellort, wodurch er nur einen geringen Platzbedarf hat.
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Es
wird bevorzugt, die Drehantriebseinrichtung für den Schwenkträger so auszubilden,
dass diese den Schwenkträger
bei jeder Schwenkbewegung (Platzwechselbewegung) in der gleichen
Richtung schwenkt. Damit werden unerwartete Bewegungen des Tisches
vermieden, was insbesondere für das
Bedienpersonal ein Sicherheitsmerkmal darstellt. Es kann jedoch
auch eine Antriebseinrichtung mit einem beschränkten Schwenkbereich vorgesehen
werden (beispielsweise 180°),
die dann den Schwenkträger
abwechselnd vorwärts
und rückwärts dreht.
Diese Ausführungsform
hat wiederum den Vorzug, dass Medienzuführungen zu den Schwenkträgern und
den Tischen (elektrischer Feldbus, Druckluft oder andere Medien)
nicht über
Schleifringe bzw. Medienverteiler geführt werden müssen.
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Den
Tischen können
Neigeantriebe zugeordnet sein, um zumindest in der den manuellen
Zugriff gestattenden Position ein Neigen des Tisches für verbesserten
ergonomischen Zugriff zu gestatten. Außerdem können den Tischen Arretierungseinrichtungen
zugeordnet sein, um diese in Horizontalposition zu verriegeln. Dies
ermöglicht
eine Entlastung der Neigeantriebseinrichtung sowie eine gute ortsfeste Positionierung
des jeweiligen Tischs, so dass Manipulationen an den auf dem Tisch
liegenden Geräten oder
Teilen durchgeführt
werden können,
ohne dass der Tisch nachgibt. Insbesondere wenn der Tisch eine relativ
ausgedehnte große
Fläche
aufweist, kann durch die Arretierungseinrichtungen zwischen Grundgestell
und Schwenkträger
sowie durch die Arretierungseinrichtung zwischen Schwenkträger und Tisch
eine stabile Arbeitsfläche
geschaffen werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist zwischen beiden Tischen eine Lichtschrankenanordnung vorgesehen,
die beispielsweise einen Lichtvorhang erzeugt oder ein mechanischer
Schutzvorhang angeordnet ist. Die Lichtschrankenanordnung oder mechanische
Schutzeinrichtung ist mit einer zentralen Steuereinrichtung verbunden,
die wiederum beispielsweise mit dem Industrieroboter oder sonstigen Manipulator
verbunden werden kann. Dadurch kann sowohl verhindert werden, dass
der Manipulator, in dessen Schwenkbereich der in Arbeitsposition
befindliche Tisch liegt, über
diesen hinaus in den Bereich des Tischs gelangt, der für manuellen
Zugriff vorgesehen ist. Wird der Lichtvorhang unterbrochen oder
der mechanische Vorhang berührt,
kann eine Not-Aus-Funktion ausgelöst werden, mit der der Manipulator
stillgelegt wird, Ebenso ist dadurch sichergestellt, dass eine Bedienperson
nicht durch den Lichtvorhang oder den mechanischen Vorhang hindurch über den
manuellen Arbeitstisch hinaus in den Bereich des Arbeitstischs reicht,
der dem Industrieroboter zugeordnet ist. Sobald eine Hand den Lichtvorhang
oder mechanischen Vorhang berührt
oder unterbricht, kann die Not-Aus-Funktion ausgelöst werden.
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Weitere
Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, aus der Beschreibung
oder aus Unteransprüchen.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
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1 den erfindungsgemäßen Doppelschwenktisch
in einer schematisierten Perspektivdarstellung,
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2 den Doppelschwenktisch
nach 1 in einer schematisierten
Seitenansicht mit zwei horizontal arretierten Tischen,
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3 den Doppelschwenktisch
nach 1 in einer schematisierten
Seitenansicht mit einem geneigten Tisch,
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4 den Doppelschwenktisch
nach 1 in schematisierter
Darstellung beim Platzwechsel der Tische,
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5 den Doppelschwenktisch
nach 1 in einer schematisierten
Draufsicht,
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6 eine Detailansicht des
Doppelschwenktischs 1 mit entriegeltem Schwenkträger in schematisierter
Darstellung,
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7 eine Detailansicht des
Doppelschwenktischs mit verriegeltem Schwenkträger in einer schematisierten
Darstellung und
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8 den Doppelschwenktisch
mit mechanischer Schutzvorrichtung.
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In 1 ist ein Doppelschwenktisch 1 veranschaulicht,
der einen ersten Tisch 2 und einen zweiten Tisch 3 aufweist,
die ihren Platz wechseln können.
Der erste Tisch 2 ist eine im Wesentlichen rechteckige
Platte mit einem stabilen Kastenprofilrahmen und ebener großflächiger Oberseite.
Gleiches gilt für den
zweiten Tisch 3. In 1 befindet
sich der Tisch 2 in einer Position in der ein Industrieroboter
oder ein anderer nicht dargestellter Manipulator oder eine sonstige
Bearbeitungseinheit Zugang zur Oberseite des Tisches 2 hat,
auf der zu bearbeitende Geräte, Leiterplatten,
Bauteile, Baugruppen oder dergleichen platziert sein können. Die
Tische 2, 3 können
an ihrer Oberseite mit nicht veranschaulichten Spannmitteln versehen
sein, um solche Bauteile, Baugruppen usw. ortsfest lagern zu können. Es
ist jedoch auch möglich,
die Oberfläche
der Tische 2, 3 als ebene Flächen frei von irgendwelchen
Spannmitteln auszubilden, wenn eine mechanische Arretierung der
zu behandelnden oder zu bearbeitenden Teile, Baugruppen usw. nicht
erforderlich ist.
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Der
Tisch 3 befindet sich in 1 in
einer dem manuellen Zugriff zugänglichen
Position, vorzugsweise auf gleicher Höhe wie der Tisch 2.
Die Höhen
können
jedoch auch unterschiedlich festgelegt sein. Beide Tische 2, 3 sind
mit ihrer Oberseite im Wesentlichen horizontal orientiert.
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Die
Tische 2, 3 sind an einem Schwenkträger 4 gelagert,
der zwei Arme 5, 6 und eine diese verbindende
Achse 7 aufweist. Die Arme 5, 6 sind
drehfest mit der Achse 7 verbunden und parallel zueinander ausgerichtet.
Sie nehmen zwischen einander die Tische 2, 3 auf,
die um Schwenkachsen 8, 9 schwenkbar gelagert
sind. Diese sind horizontal orientiert und parallel zu einer Horizontalachse 11,
um die der Schwenkträger 4 schwenkbar
an einem Grundgestell 12 gelagert ist. Zu diesem gehören Ständer 13, 14, die
auf einem Boden aufstellbar sind. Die Ständer 13, 14 weisen
an ihrem oberen Ende jeweils ein Lager auf, das die Enden der Achse 7 aufnimmt.
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2 veranschaulicht den Doppelschwenktisch 1 gemäß 1 in Seitenansicht. Wie
ersichtlich, weist der Doppelschwenktisch 1 Mittel 15 zur Festlegung
der Schwenkposition des Schwenkträgers und der Tische auf, wobei
von diesen Mitteln 15 insbesondere Mittel 16 zur
Festlegung der Schwenkposition der Tische 2, 3 dargestellt
sind. Diese Mittel 16 werden durch Getriebe 18, 19 (siehe
auch Draufsicht, 5)
gebildet, die jeweils den Tisch 2, 3 drehfest
mit einem koaxial zu der Achse 7 angeordneten Getriebeelement
verbinden. Dieses Getriebeelement ist bei dem Getriebe 18 durch
eine Zahnriemenscheibe 21 gebildet, die ortsfest dabei
aber drehbar auf der Achse 7 sitzt. Sie steht mit einem
Zahnriemen 22 in Eingriff, der eine Zahnriemenscheibe 23 umschlingt. Letztere
ist drehfest mit dem Tisch 3 verbunden. Der Zahnriemenscheibe 21 ist
ein Schwenkantrieb 24 zugeordnet, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch
einen Pneumatikzylinder gebildet ist. Seine Kolbenstange ist mit
der Zahnriemenscheibe 21 verbunden, um diese, wenn sie
hin- und hergeht, gemäß einem
Pfeil 25 um einen begrenzten Drehwinkel zu verdrehen.
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Das
Getriebe 18 ist an einer Schmalseite des Tischs 3 angeordnet.
Entsprechend ist das Getriebe 19 an der anderen Schmalseite
des Tischs 2 angeordnet, wie aus 5 hervorgeht. Sein Aufbau entspricht
dem des Getriebes 18. Zu ihm gehören eine zu der Achse 7 konzentrische
Zahnriemenscheibe 26, ein Zahnriemen 27 sowie
eine mit dem Tisch 2 drehfest verbundenen Zahnriemenscheibe 28.
Der Zahnriemenscheibe 26 ist wiederum ein nicht weiter veranschaulichter
Schwenkan trieb zugeordnet, um diese Zahnriemenscheibe 26 und
mit ihr den Tisch 2 gesteuert neigen zu können.
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Zu
den Mitteln 15 zur Festlegung der Schwenkposition des Schwenkträgers und
der Tische gehört
auch ein Mittel 30 ( 5)
zur Festlegung der Schwenkposition des Schwenkträgers und zu seiner definierten
Verschwenkung. Dieses Mittel 30 wird durch einen Getriebemotor 29 z.B.
einen frequenzgeregelten Kegelradgetriebemotor gebildet, der an
dem Ständer 14 angeordnet
und mit seinem Abtrieb drehfest mit der Achse 7 verbunden
ist. Der Getriebemotor 29 ist, wie der Schwenkantrieb 24 für den Tisch 3 und
ein weiterer nicht veranschaulichter Schwenkantrieb für den Tisch 2 mit
einer Steuerungseinrichtung verbunden, die den Betrieb der betreffenden
Antriebe koordiniert. Weiter steuert die Steuereinrichtung eine
Arretiereinrichtung 31, mit der der Schwenkträger 3 drehfest
mit dem Grundgestell 12 verbunden werden kann. Die Arretiereinrichtung 31 ist
in 5 lediglich schematisch
veranschaulicht. Im Einzelnen geht sie aus den 6 und 7 hervor.
In 6 ist sie in Freigabestellung
veranschaulicht. Dem Arm 5 ist ein radial zu der Horizontalachse 11 verschiebbar
gelagerter Riegel 32 zugeordnet, der mit einem Stellmotor 33 oder
einem Zweipunktantrieb, z.B. Pneumatikzylinder, verbunden ist. Der
Riegel 32 ist durch eine Linearführung 34 verstellbar
gelagert. Zwischen dem Stellmotor 33 und dem Riegel 32 kann
ein Spindeltrieb wirksam sein. Der Antrieb des Riegels kann auch
durch einen Pneumatikzylinder erfolgen. An dem Arm 5 sind
an einander bezüglich
der Horizontalachse 11 diametral gegenüber liegenden Stellen Rollenführungen 35, 36 angeordnet, wobei
zu jeder Rollenführung 35, 36 zwei
Rollen 37, 38, 39, 40 gehören. Die
Rollen 37, 38 bilden ein Rollenpaar, dessen Abstand
so bemessen ist, dass der Riegel 32 nahezu spielfrei dazwischen
passt. Gleiches gilt für
die Rollen 39, 40. Wird der Riegel 32 durch
den Stellmotor 33 oder Pneumatikzylinder zwischen die Rollen 37, 38 gefahren
arretiert er jede Schwenkbewegung des Arms 5 um die Horizontalachse 11 und
somit jede Schwenkbewegung des Schwenkträgers 4.
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Auf ähnliche
oder gleiche Weise können
Arretiereinrichtungen 41, 42 ausgebildet sein,
die den Tischen 2, 3 individuell zugeordnet sind
und zwischen den Tischen 2, 3 und dem Schwenkträger 4 wirksam
sind. In 5 sind die
Arretiereinrichtungen 41, 42 lediglich schematisch
veranschaulicht. Es handelt sich wiederum um beispielsweise an den
Armen 5, 6 verschiebbar gelagerte Riegel, die
von Stellmotoren oder Pneumatikzylindern angetrieben linear verschoben
werden können.
Sie greifen in entsprechende Rollenführungen, die an den Ecken der
Tische 2, 3 vorgesehen sind. Es genügt auch,
hier beispielsweise lediglich eine Rolle vorzusehen, die in eine
entsprechende Ausnehmung des betreffenden Riegels passt.
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Die
Arretiereinrichtungen 31, 41, 42 sind
mit der zentralen Steuerung verbunden, die auch den Getriebemotor 29 sowie
die Neigeantriebe der Tische 2, 3 steuert. An
diese Steuereinrichtungen ist außerdem eine Lichtschrankenanordnung
oder ein mechanischer Vorhang angeschlossen, die bzw. der eine Sicherheitsbarriere
zwischen den Tischen 2, 3 bildet. Zu der Lichtschrankenanordnung
gehört
eine beispielsweese an dem Ständer 14 angeordnete
Säule 43 oder
eine sonstige Trägereinrichtung
für Lichtsender
und/oder -empfänger.
Eine eben solche Säule oder
Trägereinrichtung
oder auch lediglich Reflektoren können an einem von dem Ständer 13 aufragenden
Träger
angeordnet sein (nicht dargestellt). Die Lichtschrankenanordnung
dient dazu zu erfassen, ob eine Bedienperson versehentlich versucht,
auf den Tisch 2 zuzugreifen oder ob der Mani pulator oder
Industrieroboter fälschlicherweise
auf den Tisch 3 zugreifen will.
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Zu
der alternativen mechanischen Schutzeinrichtung, die in 8 veranschaulicht ist, gehört ein beispielsweise
an den Ständer 14 angebrachter Rahmen 43a,
an dem ein Zweipunktantrieb z.B. ein Pneumatikantrieb befestigt
ist. Ein Schutzvorhang vertikal linear geführt und mit dem beweglichen
Ende des Zweipunktantriebs verbunden, kann somit eine vertikale
Bewegung ausführen,
die so groß ist,
dass sie an der unteren Endlage den Raum zwischen den Tischen so
trennt, dass ein Eingreifen des Bedieners in den Arbeitsbereich
des Manipulators oder andersherum nicht möglich ist. In der oberen Endlage
ist die Öffnung
so groß,
dass der Tisch mit dem Werkstück beim
Schwenken nicht anstößt.
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Der
insoweit beschriebene Doppelschwenktisch 1 arbeitet wie
folgt:
Der Doppelschwenktisch 1 ist in 1 in Ruheposition veranschaulicht.
Auf dem Tisch 2 liegende Teile können von einem Industrieroboter
oder einer sonstigen Bearbeitungseinrichtung bearbeitet werden.
Sie liegen dabei vorzugsweise lediglich lose auf der Tischoberfläche auf.
Während
dessen kann eine Bedienperson an dem Tisch 3 bearbeitete
Geräte
oder Teile abnehmen und noch zu bearbeitende Teile auflegen. Ist
dies erfolgt und hat der Industrieroboter die ihm zugewiesenen Arbeiten
ausgeführt
kann ein Platzwechsel der Tische 2, 3 ausgelöst werden.
Dieser Vorgang ist in 4 dargestellt.
Dazu werden die zuvor verriegelten Arretiereinrichtungen 31, 41, 42 sowie,
falls vorhanden, die Schutzeinrichtung, gelöst und der Getriebemotor 29 wird
in vorgegebener Drehrichtung angesteuert. Während der Schwenkträger 4 in
einer durch einen Pfeil 44 bezeichneten Drehrichtung eine
Drehbewegung um seine Horizontalachse 11 um 180° ausführt bleiben
die Tische 2, 3 in Horizontalposition. Dafür sorgen
die Getriebe 18, 19, die insoweit Positioniereinrichtungen
für die
Tische 2, 3 bilden. Die Zahnriemenscheiben 21, 26 sind
orts- und drehfest gehalten während
die mit den Tischen 2, 3 drehfest verbundenen
Zahnriemenscheiben 28, 23 mit den Tischen 2, 3 eine
Orbitalbewegung um die Horizontalachse 11 ausführen. Die Zahnriemenscheiben 21, 23 sowie 28, 26 sind
dabei paarweise gleich groß,
so dass sich die Ausrichtung der Tische 2, 3 bei
der in 4 angedeuteten
Platzwechselbewegung nicht ändert.
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Haben
die Tische 2, 3 ihren Platz getauscht sind die
Arme 5, 6 des Schwenkträgers 4 wieder horizontal
orientiert. Es können
nun die Arretiereinrichtungen 31, 41 und bedarfsweise
auch die Arretiereinrichtung 42 in Sperrstellung gebracht
werden. Dies ist anhand der Arretiereinrichtung 31 in den 6 und 7 veranschaulicht. Sobald die Rollenführung 35 mit den
drehbar gelagerten Rollen 37, 38 mittig vor dem Riegel 32 steht,
wird der Stellmotor 33 oder Pneumatikzylinder angesteuert,
so dass der Riegel 32 in die Rollenführung 35 einfährt und
so mit den Arm 5 drehfest mit der Linearführung 34 kuppelt.
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Die
Arretierung des Tischs 2 mittels der Arretiereinrichtung 41 und
die Arretierung des Schwenkträgers 4 mittels
der Arretierung 31 ermöglicht
eine steife und unnachgiebige Positionierung der Arbeitsfläche des
in Arbeitsposition befindlichen Tischs, beispielsweise des Tischs 2 oder 3,
je nachdem welcher Tisch gerade die Arbeitsposition eingenommen
hat.
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Der
in Bestückungsposition
befindliche Tisch, beispielsweise der Tisch 3, kann gezielt
um die Schwenkachse 9 verdreht und somit geneigt werden. Dazu
wird die ihm jeweils zugeordnete Zahnriemenscheibe 21 oder 26 gezielt
um den Neigewinkel um die Achse 7 verdreht, indem beispielsweise
der Neige- oder Schwenkantrieb 24 betätigt wird. Dies ist in 3 veranschaulicht. Auf diese
Weise kann einer Bedienperson das Auflegen und Abnehmen von zu bearbeitenden
oder fertig verarbeiteten Werkstücken erleichtert
werden. Die Neige- oder
Schwenkantriebe 24 sind vorzugsweise Zweipunktantriebe,
die nur zur Verstellung zwischen zwei Anschlagpositionen eingerichtet
sind.
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Der
Doppelschwenktisch 1 weist zwei Tische 2, 3 auf,
die an einem Schwenkträger 4 gelagert
sind. Der Schwenkträger 4 ist über eine
Horizontalachse 11 drehbar gelagert. Die Tische 2, 3 sind
an dem Schwenkträger
um Schwenkachsen drehbar gelagert, die zu der Horizontalachse parallel
angeordnet sind. Getriebe 18, 19 stellen die Horizontalausrichtung
der Tische 2, 3 beim Platzwechsel während des Schwenkvorgangs
sicher.