DE3709845A1

DE3709845A1 - Handhabungsmaschine fuer eine vielzahl von selbsttaetig ausfuehrbaren arbeitsschritten, insbesondere mit modularem aufbau

Info

Publication number: DE3709845A1
Application number: DE19873709845
Authority: DE
Inventors: Walter Penkert
Original assignee: PENKERT METALLBEARBEITUNGS GMB
Current assignee: PENKERT METALLBEARBEITUNGS GMB
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-10-06
Also published as: DE8704440U1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Handhabungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei universell ein setzbaren Handhabungsmaschinen besteht das Erfordernis, im dreidimensionalen Arbeits- bezw. Bewegungsablauf der Greifer organe nicht nur kleinste bezw. kürzeste Aktionswege zurück legen zu können, sondern den Aktionsradius auch über relativ große Arbeitsbereiche in der räumlichen Ausdehnung abzu decken.

Diese universelle Einsatzmöglichkeit findet ihre Grenzen bei den sog. Robotern, deren Arme bezw. Greifer oder Aus leger infolge einer unvermeidbar gedrängten konstruktiven Ausgestaltung Überführungen bezw. Verlagerungen von Gegen ständen oder Werkzeugen lediglich über minimale Entfernungen hinweg, und zwar in der Ebene und im vertikalen Bereich auszu führen in der Lage sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Handhabungs maschine der eingangs genannten Art zu erstellen, deren mobiler Wirkungsbereich bezw. deren Aktionswege im Hinblick auf anwendungsbezogene Einsatzmöglichkeiten über Linear funktionen von kleinsten Abmessungen bis zu relativ großen Strecken reichen. Dieser Wirkungsbereich ist unerläßlich zum Überführen z.B. von an einer tischartigen Vorratsstelle mittels rotierender Werkzeuge erfaßten Bauelemente jeglicher Art. Der Begriff Werkzeuge ist in diesem Zusammenhang uni versell zu verstehen, dazu zählen u.a. Schrauber, Greifer, Sauger oder Magnete, mittels welchen im Takt des Arbeits rhythmus der Einrichtung die angesteuerten Bauelemente erfaßt, transportiert und an dem vorgesehenen Einsatzort, normalerweise an einer Montagestation, mittelbar oder un mittelbar be- oder verarbeitet werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kenn zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Handhabungsmaschine ist bevorzugt für den Einsatz im Montagebereich geeignet, zumal deren Anlage bekanntlich des öfteren geänderten Arbeits- bezw. Montage bedingungen angepaßt werden muß.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Maschine der vorbezeichneten Art nur dann wirtschaftlich arbeitet, wenn deren Einsatzmöglichkeiten im Rahmen der in Aussicht genommenen Montagearbeiten ein weites Spektrum erfaßt und die Umrüstung mit den dazugehörigen Nebenarbeiten schnell und problemfrei erfolgen kann. Zu diesen gehört auch die günstige räumliche Bevorratung der einsetzbaren Werkzeuge und der Bauelemente.

Eine solche Maschine ist vorteilhaft, zumal eine einfache und überschaubare konstruktive Ausstattung Verwendung findet, die wenig störanfällig sowie servicefreundlich und außerdem raumsparend und problemlos installierbar ist. Die Umrüstzeiten können auf ein Minimum beschränkt werden, da alle beweglichen Teile der Maschine leicht zugänglich sind. Mehrere Programme können demnach, falls erforderlich, in verhältnismäßig rascher Reihenfolge eingegeben werden. Die hohe Flexibilität der mechanisch zusammenwirkenden Arbeitsbereiche fördert den Materialfluß und begünstigt eine hohe Produktivität.

Einige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die alle zu einem einfachen Aufbau und zu einer unkomplizierten Handhabung der Maschine beitragen, sind in den Unteran sprüchen enthalten. Hervorzuheben sind dabei die Merkmale gemäß den Ansprüchen 4 bis 7, welche in idealer Weise die Bauform für das Grundelement der Einrichtung, nämlich den Schlitten und den auf diesem montierten Block mit dem horizontalen Träger mit den beiden, zu dieser Baueinheit gehörenden Antriebs-Zahnriemen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an hand der Zeichnung näher erläutert.

In der einzigen, als Perspektive dargestellten Zeichnung sind nur diejenigen konstruktiven Details veranschaulicht, die für das Verständnis der Erfindung unbedingt notwendig sind. Insbesondere wird auf die Darstellung des boden seitigen Maschinenblocks mit eingebauter Elektronik u. dgl. sowie auf den vitrinenähnlichen, als Schutzverkleidung ausgestatteten Geräteaufbau verzichtet, welche die Maschine aus Gründen der Betriebssicherheit, jedoch allseits einsehbar, umschließt.

Die Struktur der Handhabungsmaschine ist bestimmt von einem modularen Aufbau, von den Linearfunktionen zur Erzielung größt- und gleichzeitig kleinstmöglicher Aktionswege, die im wesentlichen aus den beiden horizontal verfahrbaren Gleitelementen G 1, G 2 und dem heb- und senkbaren, also ver tikal transportierbarem Gleitelement G 3 bestehen, die einzeln bezw. unabhängig voneinander jedoch im funktionel len Zusammenwirken im Betrieb durch die Riementriebe T 1, T 2 und T 3 bewegt werden.

In dieses mechanische Zusammenspiel der Gleitelemente G 1, G 2 und G 3 ist ferner ein Aufnahmeorgan 4 integriert, welches um eine vertikale Drehachse 5 rotiert und für ein z.B. mit tels Steckverbindung koppelbares Werkzeug 6 vorgesehen ist. Dieses Werkzeug 6, welches in der Ausgangslage in den Bereich eines Vorratsraums V für Bauelemente 7 einragt, dient zu deren kontinuierlichen Erfassung und Überführung auf eine weiter nicht dargestellte Montagestation M zur Weiterbehandlung, deren Intensität bezw. Art und Umfang von der Ausstattung der transportierten Bauelemente 7 bestimmt wird oder abhängig ist.

Danach kehrt das Werkzeug 6, wie in der Zeichnung ange deutet, in die Ausgangslage zurück und es wiederholt sich ein weiterer identischer Vorgang und zwar sooft und so lange, wie das vorgegebene Programm es erforderlich macht. Die Transportfunktion des Aufnahmeorgans 4 wird von den Gleitelementen G 1, G 2 und G 3 kontinuierlich bewerkstelligt, welche schienengebunden und mittels umlaufender bezw. peri odisch angetriebener Zahnriemen bezw. Riementriebe T 1, T 2 und T 3 in die jeweils vorgegebenen Transportrichtungen 8, 9 und 10 verfahrbar sind, wobei die zurückzulegenden Wegstrecken im Rahmen der Betriebserfordernisse vorpro grammiert sind. Die Ausbildung als Zahnriemen sind vorteil haft, um vor allem für eine exakte Wegmessung keinerlei Schlupf zwischen Antrieb und Kraftübertragung entstehen zu lassen und die Endpunkte der zu fahrenden Strecke genau zu fixieren.

Die besonders einfache Konstruktion der Maschine sieht vor, daß das eine Gleitelement G 1 als ein auf einem horizontal verfahrbaren Schlitten 11 montierter Block 12 mit einem auf diesem aufgesetzten, quer zu dessen Transportrichtung 8 angeordneten, waagrechten Träger 13 ausgebildet ist, wobei der Schlitten 11 in der Ebene auf Schienen 14, 15 im Wechsel der Transportrichtung 8 mittels des Zahnriemens bezw. des Riementriebs T 1 trans portierbar ist. Die Schienen 14, 15 sind, ebenso wie die weiter nicht dargestellten, vertikalen Achsen der An triebs- bezw. Umlenkrollen 16 für den Zahnriemen T 1 auf einer auf dem Maschinentisch montierten Bodenplatte 17 befestigt.

Um für das Gleitelement G 2 den freien Transport im Wechsel der Transportrichtung 9 zu ermöglichen, weist der Träger 13 auf seiner dem Gleitelement G 3 zugewandten Seite eine durchgehende Leiste 18 od.dgl. als Schienen führung auf, auf welcher sich das Gleitelement G 2 abstützt und im Wechsel der Transportrichtung 9 hori zontal verfahrbar ist. Das Gleitelement G 2 ist zu seiner Mitnahme am oberen Trum 19 des Zahnriemens T 2 be festigt.

Als besonders vorteilhafte konstruktive Bauart ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß das Antriebsrad 20 für den verhältnismäßig weit ausladenden Zahnriemen T 2, in Förderrichtung des Schlittens 11 gesehen, zur Mitnahme des Gleitelements G 2 im bodenseitigen, zentrischen Bereich des Blocks 12 bezw. des Gleitelements G 1 angeordnet ist. Der Zahnriemen T 2 umschlingt dabei das Antriebsrad 20 zur Hälfte und wird U-förmig nach oben geführt und über ein Paar Umlenkrollen 21, 22 in die Horizontale umgeleitet.

Die verhältnismäßig tiefe Lage des Antriebsrades 20 mit seiner weiter nicht dargestellten Lagerung im Block 12 fördert bezw. verbessert die Statik dieser Baugruppe und gewährleistet damit eine verkantungsfreie, ausgeglichene Antriebs- und Transportfunktion dieses zentralen Geräte komplexes, auf welchem im wesentlichen die Gleitelemente G 1, G 2 und G 3 verfahren werden und darauf ruhen.

Für die dreidimensionale Raumüberbrückung ist neben den horizontal verfahrbaren Gleitelementen G 1 und G 2 noch das Gleitelement G 3 vorgesehen, welches als vertikale Trag- und Gleitschiene in Funktion tritt und an beiden Enden mit je einer Halterung 23, 24 od.dgl. ausgestattet ist. An diesen, seitlich etwas abstehenden Halterungen 23, 24 befinden sich die Antriebs- und Umlenkrollen 25, 26 für den parallel zum Gleitelement G 2 periodisch umlaufenden Zahnriemen bezw. Riementrieb T 3, an dessen innerem Trum 27 das Gleitelement G 3 befestigt ist und zwangsläufig wechselseitig, wie durch den Transportpfeil 10 angedeutet, in die vorgegebene Transporthöhe verfahr bar ist.

Das um die vertikale Drehachse 5 rotierende Aufnahme organ 4 ist schließlich vorzugsweise am unteren freien Ende des Gleitelements G 3 angeordnet, und zwar in Verbindung mit einem plattenförmigen Ausleger bezw. mit einer Kon sole 28. Diese trägt das mit den übrigen Antrieben der Maschine zentral gesteuerte Antriebselement 29, von welchem aus der Antrieb des Aufnahmeorgans 4 über einen endlos umlaufenden Zahnriemen 30 abgenommen wird.

Form und Ausstattung des Aufnahmeorgans 4 ist zweck mäßig zylindrisch und kann nach unten konisch zulaufen. Eine in der Zeichnung weiter nicht dargestellte Öffnung z.B. eine zentrische, vertikale Innenbohrung im Aufnahme organ 4 ermöglicht z.B. eine Art Steckverbindung, gegebenen falls mit Schnellverschluß für eine rasche und unkompli zierte Verbindung zwischen Aufnahmeorgan 4 und Werkzeug 6, welches zusammen mit dem aufgenommenen Bauelement je nach Programm eine der angedeuteten Drehrichtungen 31 einschlagen kann.

Jeder der beim Betrieb der vorstehenden Handhabungs maschine in Umlauf gesetzte Riementrieb T 1, T 2 und T 3, sowie der endlos umlaufende Zahnriemen 30 weist vorzugs weise an der dem Antriebsrad entgegengesetzten Umlenk rolle ein Wegmessungs- bezw. ein Wegbegrenzungsorgan auf, welches über das zentral gesteuerte Antriebssystem zeitlich und örtlich einen exakten Start sowie ein minutiös festlegbares Hald der beweglichen Maschinen teile sicherstellt. Diese Bewegungen sind im übrigen in Bezug auf die angestrebten, notwendigen Arbeitsstrecken im Wechsel ihrer Transportrichtungen 8, 9, 10 grundsätzlich frei programmierbar und gestatten minimal begrenzbare und maximal einstellbare Arbeitsstrecken bezw. -hübe.

Bezugszeichenliste G 1 Gleitelement (horizontal)
G 2 Gleitelement (horizontal)
G 3 Gleitelement (vertikal)
4 Aufnahmeorgan
5 Drehachse
6 Werkzeug
7 Bauelement
8 Transporteinrichtung (f. Schlitten)
9 Transporteinrichtung horizontal
10 Transporteinrichtung vertikal
11 Schlitten
12 Block
13 Träger
14 Schiene
15 Schiene
16 Antriebs- bzw. Umlenkrolle
17 Bodenplatte
18 Leiste
19 oberes Trum
20 Antriebsrad
21 Umlenkrolle
22 Umlenkrolle
23 Halterung
24 Halterung
25 Antriebs- und Umlenkrad
26 Antriebs- und Umlenkrad
27 inneres Trum
28 Ausleger oder Konsole
29 Antriebselement
30 Zahnriemen
31 Drehrichtung
T 1 Riementrieb (Zahnriemen)
T 2 Riementrieb (Zahnriemen)
T 3 Riementrieb (Zahnriemen)
V Vorratsstelle
M Montagestation

Claims

1. Handhabungsmaschine für eine Vielzahl von selbsttätig ausführbaren mechanischen Schritten, insbesondere mit modularem Aufbau, gekennzeichnet durch heb- und senkbare sowie horizontal jeweils in Linearfunktion verfahrbare Gleitelemente (G 1, G 2 und G 3) und durch ein um eine ver tikale Achse (5) rotierendes Aufnahmeorgan (4) für ein Werkzeug (6) od. dgl. zum kontinuierlichen Erfassen und Überführen von z.B. bevorrateten Bauelementen (7) auf eine Montagestation (M) mit Behandlung und zur nachfolgenden Rückführung des Werkzeuges (6) in die Ausgangslage z.B. an die Vorratsstelle (V).

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitelemente (G 1, G 2 und G 3) schienengebunden sind und mittels umlaufender Riementriebe (T 1, T 2 und T 3) in die jeweils vorgegebenen Transportrichtungen (8, 9 und 10) und Wegstrecken verfahrbar sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Riementriebe (T 1, T 2 und T 3) als Zahnriemen ausgebildet sind.

4. Maschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Gleitelement (G 1) als ein auf einem hori zontal verfahrbaren Schlitten (11) montierter Block (12) mit einem auf diesem aufgesetzten quer zu dessen Transportrichtung (8) angeordneten, waagrechten Träger (13) ausgebildet ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schlitten (11) in der Ebene auf Schienen (14, 15) im Wechsel der Transportrichtung (8) mittels des Zahnriemens bezw. des Riementriebs (T 1) transportierbar ist.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (14, 15) sowie die Antriebs- bezw. Umlenk rollen (16) für den Zahnriemen (T 1) auf einer auf dem Maschinentisch montierten Bodenplatte (17) befestigt sind.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Träger (13) auf seiner dem Gleit element (G 3) zugewandten Seite eine durchgehende Leiste (18) od. dgl. als Schienenführung aufweist, auf welcher das Gleitelement (G 2) im Wechsel der Trans portrichtung (9) horizontal verfahrbar angeordnet ist.

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (G 2) zu seiner Mitnahme an dem oberen Trum (19) des Zahnriemens (T 2) befestigt ist.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (20) für den Zahnriemen (T 2) in Förderrichtung des Schlittens (11) gesehen, zur Mit nahme des Gleitelements (G 2) im bodenseitigen zentri schen Bereich des Blocks (12) bezw. des Gleitelements (G 1) angeordnet ist, welches der Zahnriemen (T 2) hälftig umschlingt und U-förmig nach oben geführt und über ein Paar von Umlenkrollen (21, 22) in die Hori zontale umgeleitet wird.

10. Maschine nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gleitelement (G 3) als vertikale Tragschiene mit an beiden Enden montierten Halterun gen (23, 24) ausgebildet ist, an welchen die Antriebs- und Umlenkrollen (25, 26) für den parallel zum Gleit element (G 2) umlaufenden Zahnriemen bezw. Riementrieb (T 3) befestigt sind und zwischen welchen das Gleit element (G 3) im Wechsel der Transportrichtungen (10) verfahrbar angeordnet ist.

11. Maschine nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeich net, daß am freien Ende des Gleitelements (G 3) ein plattenförmiger Ausleger bezw. eine Konsole (28) od. dgl. für das rotierende Aufnahmeorgan (4) für das Werkzeug (6) od. dgl. sowie für dessen Antriebsele ment (29) angeordnet ist.

12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Werkzeug (6) sowie gegebenenfalls mit dem Bauelement (7) bestückte Aufnahmeorgan (4) mit dem Antriebselement (29) durch einen horizontalen, end losen Zahnriemen (30) verbunden ist.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeorgan (4) im wesentlichen zylindrisch oder leicht konisch ausgebildet ist und eine Innen bohrung od. dgl. z.B. für eine schnell montierbare Steckverbindung für das Werkzeug (6) aufweist.

14. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß jeder Zahnriemen bezw. Riementrieb an dessen Antriebsrad oder an dessen Um lenkung ein Wegmessungs- bezw. ein Wegbegrenzungsorgan aufweist.

15. Maschine nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß sämtliche von den angetriebenen Gleit elementen zurücklegbaren Arbeitsstrecken minimal begrenzbar und maximal auslegbar schaltbar sind.