DE202012006529U1

DE202012006529U1 - Halte- und Transportvorrichtung

Info

Publication number: DE202012006529U1
Application number: DE202012006529U
Authority: DE
Original assignee: Steinhoff & Braun S GmbH; Steinhoff & Braun's GmbH
Current assignee: BRAUN, MANUELA, DE
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: WO2014009002A2; CA2887650A1; EP2872268A2; CN104602840A; WO2014009002A3; US20150142155A1

Abstract

Halte- und Transportvorrichtung für Zwischenprodukte (10), insbesondere für zur Warmumformung erhitzte Platinen oder vorgeformte Formbauteile, gekennzeichnet durch mindestens einen taktilen Temperaturmesssensor (6), der derart in die Halte- und Transportvorrichtung integriert ist, dass er während des Transports mit dem Zwischenprodukt (10) in berührendem Kontakt steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halte- und Transportvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese werden insbesondere in Fertigungslinien von Presshärtverfahren eingesetzt und transportieren Zwischenprodukte, die erhitzt sind, insbesondere austenitisiert wurden zwischen dem Ofenaustritt und einem Umformwerkzeug, in welches sie eingelegt werden. Bei den Zwischenprodukten handelt es sich insbesondere um Platinen aus Metallblech oder bereits teilweise vorgeformte Formbauteile sowie die nach der Umformung entstandenen Halbzeuge vor der Endbearbeitung.
Es ist wünschenswert, Informationen besonders über die Platinenentnahmetemperatur aus dem Ofen bis zum Einlegen in das Umformwerkzeug zu erhalten, um frühzeitig Prozessfehler aufzudecken sowie Ausschussquoten minimieren zu können. Dazu werden in der Praxis bereits vereinzelt optische Pyrometer oder Thermographiekameras am Ofenaustritt und/oder in der Presse eingebaut, um die Temperaturen an diesen Orten zu erfassen. Nachteilig ist dabei jedoch, dass nur punktuelle Messungen an den betreffenden Orten und zu den Zeitpunkten, zu denen das Zwischenprodukt sich an diesen Orten befindet, möglich sind. Auch hängt die Messgenauigkeit sehr stark von dem Emissionsfaktor des Zwischenprodukts ab. Dieser ist aufgrund der Schichtausprägung von Platine zu Platine unterschiedlich in Abhängigkeit von der Ofentemperatur und der Ofenhaltezeit, so dass meist keine genauen Kenntnisse über den Emissionsfaktor vorliegen. Bei Werkstücken mit unterschiedlich temperierten Bereichen sind die Messabweichungen umso höher, da aufgrund der unterschiedlichen Temperaturprofile verschiedene Emissionsfaktoren an einer Platine vorherrschen, die nur mittels vorheriger Durchführung von Schleppmessungen ermittelt und dann mit dem optischen Temperaturerfassungssystem abgeglichen werden müssen. Dies ist sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte und/oder vereinfachte Temperaturmessung der Zwischenprodukte zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird mittels einer Halte- und Transportvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Integration von zumindest einem taktilen, d. h. berührend messenden Temperaturmesssensor in die Halte- und Transportvorrichtung, die das Zwischenprodukt insbesondere vom Ofen zur Warmumformung, beispielsweise zur Presshärtform transportiert, können während des gesamten Transports Temperaturdaten über das Zwischenprodukt aufgenommen werden, so dass man eine Aussage nicht nur über die Temperatur des Zwischenprodukts bei Verlassen des Ofens und/oder beim Einlegen in die Form, sondern auch in der Zwischenzeit erhält. Diese Daten sind durch die taktile Messung von dem Emissionsgrad des Werkstücks unabhängig und daher wesentlich präziser, ohne dass es einer Ermittlung des Emissionsgrades im Vorfeld bedarf. Um an verschiedenen Punkten des Werkstücks Temperaturdaten aufzunehmen oder eine Sicherheit durch doppelte Messung zu erhalten, können auch mehrere Temperaturmesssensoren vorgesehen werden. Wenn im Folgenden vereinfachend ”ein” oder ”der” Temperaturmesssensor erwähnt ist, sollen dabei stets auch Ausführungsformen mit mehreren Sensoren umfasst sein.
Da die Halte- und Transportvorrichtung während des Transportes des Zwischenproduktes mit diesem stets mit mindestens einem Kontaktbereich in Berührung steht, ist der Einsatz eines taktilen Temperaturmesssensors immer möglich. Über die daraus generierten Informationen lässt sich eine effiziente Prozessüberwachung bzw. Prozesssteuerung aufbauen, die unabhängig von den Oberflächeneigenschaften der Platine bzw. des Werkstücks ist. Über einen taktilen Temperaturmesssensor lassen sich hohe Mess- und Wiederholungsgenauigkeiten mit Messabweichungen <= 1,5% und kurze Ansprechzeiten von maximal 2 Sekunden erreichen. Besonders für Werkstücke mit verschiedenen Temperaturbereichen sind erfindungsgemäß ausgestattete Halte- und Transportvorrichtungen von großem Vorteil, da besonders für diese Bauteile über Temperaturüberwachung Fehler frühzeitig erkannt und den einzelnen Prozessschritten zugewiesen werden können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der taktile Temperaturmesssensor zur Kontaktierung des Zwischenprodukts gegen eine elastische Vorspannung, insbesondere federvorgespannt, jedoch nachgiebig in oder an der Halte- und Transportvorrichtung verschieblich gehalten ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Temperaturmesssensor mit dem Werkstück auch bei Oberflächen- und Formabweichungen stets in Kontakt steht.
Halte- und Transportvorrichtungen der vorbeschriebenden Art sind häufig an einem Roboterarm als ein Greifer mit einem beweglichen Greiferelement bzw. einer beweglichen Greifzange und einem demgegenüber starren Widerlager ausgebildet. Für derartige Halte- und Transportvorrichtungen ist es von Vorteil, den Temperaturmesssensor an einem sich beim Transport gegenüber dem Zwischenprodukt nicht bewegenden Bereich, hier dem Widerlager, anzuordnen, da dann Verbindungen, Kabelzuführleitungen etc. nicht beweglich geführt werden müssen.
Bevorzugt ist der Temperaturmesssensor mit einer in die Halte- und Transportvorrichtung integrierten oder an diese angebundenen, separaten Auswerteeinheit verbunden, die beispielsweise der Aufzeichnung der Temperaturwerte, der Ermittlung von Grenzbereichen, der Warnung bei Überschreitung von Grenzbereichen etc. dienen kann.
Auf vorteilhafte Weise kann in die Halte- und Transportvorrichtung zusätzlich zumindest ein berührungslos messender Temperaturmesssensor integriert werden. Über diesen lässt sich dann in Abgleich mit den Werten des taktilen Temperaturmesssensors eine Information über den Emissionsfaktor des Werkstücks erhalten, ohne dass es aufwendiger Schleppmessungen bedarf. Die Ermittlung des Emissionsfaktors kann vollautomatisch erfolgen, wenn sowohl der taktile als auch der berührungslose Temperaturmesssensor mit einer Auswerteeinheit wie vorbeschrieben verbunden sind.
Unabhängig davon, ob die Auswerteeinheit mit Daten eines Temperaturmesssensors oder mehrerer Temperaturmesssensoren gespeist wird, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung verbunden ist, über die der Transport des Zwischenproduktes bzw. der Platine beeinflusst werden kann. So können beispielsweise Produkte, deren gemessene Temperatur auf ein Ausschussprodukt schließen lassen, bereits vor der weiteren Umformung aussortiert werden, ohne dass noch weitere Prozessschritte investiert werden müssen. Sollte die Temperatur jedoch lediglich zu hoch sein, kann der Transport auch verlangsamt werden, so dass die Bauteile mit stets gleichbleibender Temperatur in das Umformwerkzeug eingelegt werden.
Die erfindungsgemäße Halte- und Transportvorrichtung ist kostengünstig herstellbar. Auch lassen sich taktile Temperaturmesssensoren auf einfache Weise in das Handling- bzw. Greifersystem integrieren. Dies ist sogar durch Anbau an vorhandene Halte- und Transportvorrichtungen möglich, wodurch diese nachrüstbar sind.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den Ansprüchen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die im Folgenden beschrieben werden; es zeigen:
1 das Halteelement einer erfindungsgemäßen Halte- und Transportvorrichtung, perspektivisch und im Schnitt,
2 eine andere Ausführungsform eines Halteelementes einer Halte- und Transportvorrichtung, perspektivisch und geöffnet,
3 den Gegenstand aus 2 mit einer aufgenommenen Platine, perspektivisch und im Schnitt und
4 den Gegenstand aus den 2 und 3 bei der Aufnahme einer Platine.
1 zeigt den Greifer bzw. einen der Greifer einer als herkömmlicher Roboter ausgebildeten Halte- und Transportvorrichtung mit einer Greiferaufnahme 1 mit integriertem Pneumatikzylinder, einer demgegenüber starren oberen Greifzange 2 und einer hier schwenkbeweglichen unteren Greifzange 3. Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine Nachrüstversion, wo an die obere Greifzange 2 eine Halterung 4 für die taktile Temperaturmesstechnik 5 angebaut ist, die über eine Thermoleitung 7 (vorzugsweise des Typs K) mit dem Roboterarm verbunden ist. Die taktile Temperaturmesstechnik 5 hat einen taktilen Temperaturmesssensor 6, der über die Unterseite der oberen Greiferzange 2 nach unten vorsteht und dadurch bei Aufnahme einer Platine mit dieser in Kontakt tritt.
Die 2 und 3 zeigen eine andere Ausführungsform eines Greifers, wobei für entsprechende Bauteile dieselben Bezugsziffern verwendet werden. Statt einer Greiferaufnahme mit integriertem Hydraulikzylinder ist hier ein mit der oberen Greiferzange 2 verbundener Pneumatikzylinder 9 zur Betätigung der beweglichen unteren Greiferzange 3 gewählt. Zwischen den beiden Greiferzangen 2, 3 wird die Platine 10 aufgenommen. Die taktile Temperaturmesstechnik 5 ist hier nicht an eine Greiferzange in derer Verlängerung angebaut, sondern in die obere Greiferzange 2 komplett integriert. 3a zeigt, dass diese und ihre Thermoleitung 8 mit einem Gehäuseteil 11 verkleidet sein können. Wie 3b zeigt, weisen die obere und untere Greifzange 2, 3 zur Aufnahme der Platine 10 Kontaktelemente 11 auf, die bevorzugt eine minimale Kontaktfläche haben, damit die Platine 10 im Haltebereich durch den direkten Kontakt der Kontaktelemente 11 so wenig wie möglich abgekühlt wird. Der Temperaturmesssensor 6 dieser Ausführungsform ist federvorgespannt und in senkrechter Richtung verschieblich befestigt, was nachfolgend am Prozessablauf des Platineergreifens anhand 4 verdeutlicht wird.
In Verfahrensabschnitt I fährt der gesamte Greifer linear in Z-Richtung auf die Platine 10 zu, die untere Greiferzange 3 ist dabei geöffnet. In Verfahrensabschnitt II tritt die taktile Temperaturmesstechnik 5 mit ihrem Sensor 6 mit der Platine 10 in Kontakt und beginnt mit der Temperaturaufzeichnung. In Verfahrensabschnitt II setzt das Greifersystem mit der oberen Greifzange 2 auf der Platine 10 auf und hat seinen untersten Anfahrpunkt in Z-Richtung erreicht. Dabei wurde die taktile Temperaturmesstechnik 5 mit ihrem Sensor 6 gegen eine Federung in die obere Greiferzange 2 verdrängt, liegt jedoch weiterhin vollständig an der Platine 10 an. Im Verfahrensabschnitt IV schließlich wird die untere Greiferzange 3 durch Verschwenken in Richtung des Pfeils geschlossen. Sie sorgt dann für eine optimale Lage und Fixierung der Platine 10, damit die Temperaturmessung während des Transportes nicht nachteilig beeinflusst wird.
Bei beiden Ausführungen handelt es sich nur um Beispiele, vielfältige Abwandlungen sind möglich. Insbesondere können die Ausführungsbeispiele und anders ausgestaltete jedoch erfindungsgemäße Halte- und Transportvorrichtung wie beansprucht zusätzlich mit einer berührungslosen Temperatursensorik ergänzt werden, wie vorstehend ebenfalls als vorteilhaft beschrieben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit Vorteil ebenfalls zur Temperaturüberwachung nicht nur zwischen Ofen und Pressform sondern auch für bereits ausgeformte Zwischenprodukte nach dem Verlassen der Umformeinrichtung einsetzbar. Dort können sie als Entnahmeroboter die Grenztemperatur des Bauteils überwachen, die bei Entnahme aus der Form nicht überschritten werden darf, um beispielsweise später keine unzulässig hohen Schrumpfungen zu produzieren. Ist z. B. die Grenzentnahmetemperatur auf 200°C festgesetzt und wird durch die Sensorik der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Temperatur darüber festgestellt, so kann bereits unmittelbar bei dem darauffolgenden Bauteil reagiert werden, indem man dieses zur weiteren Abkühlung etwas länger in der Form belässt. So kann die Produktionsqualität noch weiter erhöht werden.

Claims

Halte- und Transportvorrichtung für Zwischenprodukte (10), insbesondere für zur Warmumformung erhitzte Platinen oder vorgeformte Formbauteile, gekennzeichnet durch mindestens einen taktilen Temperaturmesssensor (6), der derart in die Halte- und Transportvorrichtung integriert ist, dass er während des Transports mit dem Zwischenprodukt (10) in berührendem Kontakt steht.
Halte- und Transportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der taktile Temperaturmesssensor (6) zur Kontaktierung des Zwischenprodukts (10) gegen eine elastische Vorspannung nachgiebig verschieblich gehalten ist.
Halte- und Transportvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die zumindest einen Greifer mit einem Widerlager (2) und einem demgegenüber beweglichen Greiferelement (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturmesssensor (6) am Widerlager (2) angeordnet ist.
Halte- und Transportvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen ergänzenden berührungslos messenden Temperaturmesssensor.
Halte- und Transportvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturmesssensor (6) mit einer integrierten und/oder separaten Auswerteeinheit verbunden ist.
Halte- und Transportvorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der taktile als auch der berührungslose Temperaturmesssensor (6) mit der Auswerteeinheit verbunden sind und über die Auswerteeinheit ein Abgleich des Emissionsfaktors des Zwischenprodukts (10) erfolgt.
Halte- und Transportvorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung für den Transport verbunden ist, um diesen in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur zu beeinflussen.