DE4130270A1 - Vorrichtung zur serienherstellung von moebius'schen baendern, verfahren zum betrieb der vorrichtung sowie deren verwendung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Serienherstellung von Möbius'schen Bändern im Ablauf der Fertigung von mit Endlosbändern ausgerüsteten Bandaufnahmen, insbesondere Bandkassetten, sowie ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung sowie deren Verwendung.

Technische Endlosbänder sind für unterschiedliche Zwecke im täglichen Gebrauch. Sie sind beispielsweise zur Kraftübertragung eingesetzt, z. B. in Transmissionen, für Transportzwecke, als Werkzeuge in Form von Schleifbändern, als Meß-Hilfsmittel sowie als Datenspeicher. Bekannt ist ebenfalls ihr Einsatz als Farbstoffspeicher in Form von Farbbändern für Schreibmaschinen und Drucker.

Endlosbänder werden oft so eingesetzt, daß nur eine der beiden verfügbaren Oberflächen dem gewünschten Zweck wie dem Transport oder der Speicherung dient resp. nur eine Oberfläche dem Verschleiß ausgesetzt ist. Nach A. F. Möbius (1790 bis 1868) besteht ein endloses Band dadurch, daß man die Schmalseiten eines vorgegebenen ebenen Bandes so miteinander verbindet, daß ursprünglich diagonal gegenüberliegende Ecken zusammenfallen. Das Möbius'sche Band stellt eine einseitige Fläche dar; man kann jeden Punkt der Fläche erreichen resp. für einen gewünschten technischen Zweck benutzen, ohne den Rand zu überschreiten. Möbius'sche Bänder, als Farbbänder zur Ausnutzung beider Seiten des Ausgangsbandes, sind in modernen Schreibmaschinen und Hochleistungs-Druckern (Impact-Printer) eingesetzt. Diese Bänder und Bandkassetten müssen in großen Serien zu möglichst geringen Fertigungskosten hergestellt werden. Ein hoher Automatisierungsgrad ist dafür unumgängliche Voraussetzung.

Eine kurze Amortisierungszeit der Fabrikationseinrichtungen und hohe Verfügbarkeit ist erst durch den Einsatz von Robotern möglich geworden. Ihr genaues Positionierverhalten, die Möglichkeit der einfachen Programmierung und der Selbstkontrolle (Überwachung) hat sich auch in der Fertigung von Farbbändern und Farbbandkassetten als vorteilhaft erwiesen. Bei veränderter Geometrie der Bandkassette und Materialqualität der Bänder erlaubt die Flexibilität von automatischen Montageeinrichtungen unter Verwendung derartiger Roboter, die erforderlichen Parameter freizügig anzupassen.

Während bisher die Montage von Farbbändern zumindest teilweise von Hand erfolgt, sind auch hierfür in jüngster Zeit Transferstraßen eingesetzt worden, wobei sowohl Linearsysteme als auch Rundtischanlagen zur Anwendung kommen, in welchen insbesondere auch das Einfädeln des Bandes in eine Bandkassette durch einen Roboter ausgeführt wird. Bei Möbius'schen Bändern werden jedoch manuelle Zwischenschritte notwendig, wodurch die Taktzeit der Anlage erheblich reduziert wird und die Fehlerrate, abhängig von der Zuverlässigkeit der Bedienungsperson, relativ hoch ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, durch die Weiterentwicklung von an sich bekannten Montage-Robotern ein Möbius'sches Band herzustellen und den Vorgang zu automatisieren. Dabei ist vor allem zu berücksichtigen, daß die zum Einsatz gelangenden Bänder in der Regel mechanisch empfindlich sind und daß diese auf ihrem vollen, endlosen und beidseitigen Bereich bei gleichbleibender Qualität ein hochwertiges Druckbild gewährleisten müssen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der weiteren vorteilhaften Ausbildung des Bekannten in bezug auf die Akzeptanz von relativ großen Toleranzen im Montageaufbau, der Realisierung der Ausführung zum möglichst niedrigen Herstellungs- und Betriebskosten, der Gewährleistung hoher Verfügbarkeit sowie der Möglichkeit, die Arbeitsparameter, wie Geschwindigkeiten und Kräfte leicht an unterschiedliche Bandqualitäten und Bandkassettengeometrien anzupassen.

Die vorgenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf den obenerwähnten ersten Roboter ein zweiter Roboter mit mindestens zwei Freiheitsgraden aufgesetzt ist, der das Band, in einem vorgesehenen Bandabschnitt, in seiner Längsrichtung um 180° dreht.

Dieser im Patentanspruch erwähnte zweite Roboter ist im einfachsten Fall ein sogenannter Manipulator, welcher auf den ersten Roboter direkt aufgesattelt ist.

Dies ergibt den entscheidenden Vorteil, daß Fertigungstoleranzen der Bandkassette, Toleranzen im Montageaufbau, Abweichungen im Bewegungsablauf des ersten Roboters und dergleichen jeweils mitberücksichtigt sind, da der Koordinatennullpunkt des zweiten Roboters relativ zum Greifer des ersten Roboters, unabhängig von dessen Position gegeben ist und es erlaubt zudem eine sehr einfache Programmierung des gesamten Systems. Die Tatsache, daß der zweite Roboter mit dem Arm des ersten Roboters mitbewegt wird, sein Greifer also in unmittelbarer Nachbarschaft des Greifers des ersten Roboters in Warteposition bleibt, vermeidet überdies Zwischenzeiten, wie sie durch das Einfahren eines zweiten unabhängigen Roboters erforderlich wären, und führt daher zu kürzest möglicher Taktzeit.

Die erfindungsgemäße Wahl der Bewegungsrichtung des zweiten Roboters relativ zum ersten, nämlich senkrecht zur Kassettenebene nach Anspruch 2, minimiert die Zugriffszeit für die Bewegung aus der Warteposition in die Arbeitsposition und reduziert den erforderlichen Raumbedarf auf ein Minimum, so daß das Band nur wenig aus der Bandkassette nach oben geführt werden muß.

Als eine besonders vorteilhafte Lösung ist die Schlittenführung nach Anspruch 3 anzusehen, die bevorzugt als Rollenführung ausgebildet ist, womit sich die Spiele in diesem Lineartrieb auf absolute Minima reduzieren, bei zulässiger Vorspannung der Wälzkörper sogar auf Null bringen lassen. Mit dieser Methode werden Toleranzeinflüsse vermieden. Diese Lösung führt zudem zu einem besonders vibrations- und reibungsarmen Arbeitsablauf.

Die Wahl eines durch eine pneumatische Betätigungseinheit bewegten Zahnriemens zur Durchführung der Drehbewegung des Greifers des Manipulators nach Anspruch 4 schafft die Möglichkeit, in einheitlicher Weise mit den anderen Bewegungsabläufen auch hier mit einer einfachen pneumatischen Betätigung und vorgeschalteter pneumatischer Steuerung auszukommen und somit ohne die Gefahr von Driftwirkungen eine exakte Positionierung des Greiferschlitzes bei Übernahme des Bandes zu gewährleisten. Der Raumbedarf für den Drehgreifer wird damit besonders klein.

Nach der besonderen Ausführungsform des Anspruchs 5 wird für den ersten Roboter als Werkzeug ein Kniehebelgreifer gewählt, für den zweiten Roboter ein Miniatur-Parallelgreifer. Der Kniehebelgreifer mit seiner filigran ausgebildeten Greiferzange, die nur wenig Raum im eingefahrenen Zustand für den Durchfädelvorgang beansprucht, hat darüber hinaus die Eigenschaft, daß sich diese Zange um bis zu 90° öffnen läßt, so daß das Band, nachdem es durch die Parallelzange des zweiten Roboters gefaßt ist, gefahrlos um die geforderten 180° gedreht werden kann, wobei der Kniehebel-Greifer in unmittelbarer Nähe wartet und das Band nach der Drehung in geringer Distanz zum Parallelgreifer wieder übernehmen kann, wodurch Verletzungen des Bandes vermieden werden und Greiferspuren auf ein sehr kurzes Stück des Bandes beschränkt sind.

Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Ansprüche 6, 7 und 8 sind Bandsicherungen vorgesehen, die das Band während der Drehung zuverlässig in der Bandkassette niederhalten, nach der Drehung ein Hinauslaufen des Bandes aus dem Bandauslaufschlitz vermeiden und die Position der Drehung so lange sichern, bis diese Sicherungsfunktion durch einen Führungsnocken im Deckel der Bandkassette übernommen wird.

Vorteilhaft bezüglich der Flexibilität der gesamten automatischen Montagevorrichtung ist, nach Anspruch 9, die Lösung, die Bandsicherungselemente nicht am Werkstückträger zu befestigen, sondern sie auf einer besonderen Trägerplatte, die ihrerseits am Transfersystem befestigt ist, aufzubauen. Diese Trägerplatte ist pro Kassette auswechselbar, wodurch ein ra­ sches Umrüsten auf andere Kassettentypen gewährleistet ist.

Als ein besonders sicheres Element wird nach Anspruch 11 ein Bewegungsablauf der gegeneinander beweglich gelagerten Robo­ ter so gewählt, daß sie wechselseitig gesteuert und getaktet werden, womit eine selbsttätige Kontrolle des Bewegungsab­ laufes garantiert und die Gefahr von Manipulator-Kollisionen vermieden wird. So sieht die Steuerung vor, daß der Ab­ schluß eines Arbeitsvorganges den Folgevorgang auslöst.

Im Hinblick auf die Flexibilität der gesamten Montageeinrich­ tung ist es besonders zweckmäßig, die zusätzlichen Betäti­ gungselemente nach Anspruch 12 so zu wählen, daß aus­ schließlich pneumatische Steuer- und Betätigungselemente zur Anwendung kommen. Diese Methode ist nicht nur besonders wirt­ schaftlich, sondern ermöglicht es auch, durch handelsübliche Steuerelemente die Arbeitsgeschwindigkeiten und ihre Ablei­ tungen, die Beschleunigungen, sowie die auftretenden Kräfte mit Rücksicht auf das Material und die wechselnden Geometrien fein gestuft anzupassen.

Besonders vorteilhaft ist die Lösung nach Anspruch 13, wobei die Möbius′sche Drehung nicht innerhalb der Bandkassette, son­ dern in einer Ebene parallel zur Kassettenebene ausgeführt wird. Dank der miniaturisierten Ausführung der Robot-Werk­ zeuge liegt diese Ebene nur wenig über der Kassettenebene, so daß kurze Arbeitstakte anfallen und die Deformation des Ban­ des, die eventuell zu Beschädigungen führen könnte, auf ein Minimum begrenzt wird. Zudem erlaubt diese sehr vorteilhafte Lösung die Montage von beliebig ausgeführten Bandkassetten­ geometrien, vor allem auch solchen mit sehr knappen Raumver­ hältnissen.

Es ist ferner zweckmäßig, die Einfädeloperation nicht mit dem aktiven Band, also beispielsweise dem Farbband, durch­ zuführen, sondern, gemäß Anspruch 14, unter Verwendung eines an sich bekannten Führungsbandes, das zur weiteren Sicherheit in zwei am Werkstückträger angebrachten Bandführungen, gemäß Anspruch 10, gehalten ist und so ohne Risiko zu einer näch­ sten Arbeitsstation der Transfereinrichtung gebracht werden kann, wo vom Führungsband das Aktivband in die Bandkassette nachgezogen wird, wobei sich die Möbius′sche Drehung an der vorgegebenen Stelle bildet.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Vorrichtung zur auto­ matischen Herstellung von Farbbandkassetten für "Impact-Prin­ ter" nach Anspruch 15 gezeigt, da für diese Produkte beson­ ders niedrige Herstellungskosten und eine vollständig automa­ tische Qualitätskontrolle aus wirtschaftlichen Gründen zwin­ gend gefordert werden.

In den folgenden Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 den schematisch dargestellten Erfindungsgegenstand am Beispiel einer Farbbandkassette auf einem Transferband mit dem auf den ersten Montageroboter aufgesattelten zweiten Roboter,

Fig. 1a die Möbius′sche Drehung des Bandes innerhalb der Bandkassette als Detail-Darstellung,

Fig. 1b die Sicherung der Möbius′schen Drehung durch den Führungsnocken im Bandkassettendeckel und die Mö­ bius′sche Rippe,

Fig. 2 den grundsätzlichen Aufbau des ersten Montagerobo­ ters mit seinen vier Freiheitsgraden in der Kombina­ tion mit dem aufgesattelten zweiten Roboter mit sei­ nen zwei Freiheitsgraden,

Fig. 3 den Ablauf der automatischen Drehung des Bandes um 180° in der Zusammenarbeit der beiden Roboter,

Fig. 4 den gesamten Einfädelvorgang mit der Möbius′schen Drehung, den Band-Sicherungen, den Ausfädelvorgang und

Fig. 5 eine bevorzugte Ausführung des Erfindungsgegenstan­ des unter einheitlichem Einsatz pneumatischer Betä­ tigungseinheiten.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Arbeitsplatz schematisch in Draufsicht dargestellt. Das Transfersystem 1 bewegt die Werkstückträger 2 in einem getakteten Ablauf von einer Ar­ beitsstation zur anderen. Im Werkstückträger ist die hier ge­ zeigte Farbbandkassette eingespannt, in die das Band resp. das diesem vorangehende Führungsband 7 durch den ersten Robo­ ter 8 eingefädelt werden soll, links das Bandkassettenunter­ teil 4, rechts der mitgeführte Bandkassettendeckel 5. Der Ro­ boter 8 steht außerhalb des Transfersystems. Er verfügt über mindestens vier Freiheitsgrade; es sind zwei rotatorische Be­ wegungen X, Y, eine vertikale Translationsbewegung Z sowie die Drehung R um die Greiferachse dargestellt, wie dies von han­ delsüblichen Montagerobotern bekannt ist. Durch diese Frei­ heitsgrade verfügt der Roboter über die Möglichkeit, eine frei programmierbare Bahn abzufahren und während dieses Ab­ laufs noch Vertikalbewegungen durchzuführen sowie den Greifer des Werkzeuges um eine vertikale Achse zu drehen. Es ist aus dieser Darstellung bereits offensichtlich, daß die relative Bahngenauigkeit - relativ zum Werkstück, also zur Bandkas­ sette - wegen der Addition von Form- und Lagetoleranzen durch die Führung des Transfersystems, die Halterung des Werk­ stückträgers auf dem Transfersystem, die Lagerung der Band­ kassette innerhalb des Werkstückträgers sowie die Formfehler all dieser Teile begrenzt ist. Ein Zusammenarbeiten von ge­ trennt installierten Robotern mit dem Ziel hoher Übergabe- Qualität ist unter solchen Gegebenheiten äußerst schwierig und würde, wenn überhaupt lösbar, einen außerordentlich ho­ hen Aufwand erfordern.

Diese schematische Darstellung weist daraufhin, daß in einem dem Einfädelvorgang nachzuschaltenden Montageschritt die bei­ den Bandenden außerhalb der Bandkassette verschweißt wer­ den, um dadurch schließlich das endlose Band zu erzeugen. Derartige Schweißverfahren sind an sich bekannt, die entsprechenden Geräte sind handelsüblich (SM Engineering AG, Wollerau).

Der verdrehte Bandteil 9, das Charakteristikum des endlosen Möbius′schen Bandes ist in der Position zwischen der Mö­ bius′schen Rippe 25 und dem Bandauslaufschlitz 27 in der De­ tailfigur 1a in Draufsicht auf das Bandkassettenunterteil dargestellt.

Das Detail der Fig. 1b zeigt den Bereich der Möbius′schen Drehung im Schnitt nach Schließen des Bandkassettendeckels. Hier übernimmt jetzt ein im Bandkassettendeckel 5 vorgesehe­ ner Führungsnocken 6 die Aufgabe, die Banddrehung an der vorgesehenen Stelle zu gewährleisten.

Aus Fig. 2 ist die in Fig. 1 bereits angedeutete Aufsattelung des zweiten Roboters 12 auf den ersten Roboter 8 ersichtlich:

Der zweite Roboter ist mit dem ersten in vertikaler Richtung mechanisch beweglich verbunden. Sein erster Freiheitsgrad be­ steht somit in der vertikalen Translationsbewegung Z′, der zweite Freiheitsgrad in der Drehung R′ seines Werkzeuges um eine horizontale Achse.

Es ist gezeigt, daß durch diese Anordnung der beiden Roboter die zangenartig ausgebildeten Werkzeuge ihre Greiferbewegun­ gen G1, G2 mit hoher Präzision in unmittelbarer Nähe ausfüh­ ren können.

Fig. 3 zeigt schematisch den getakteten Arbeitsablauf im Zu­ sammenspiel der beiden Roboter. Dabei ist mit 10 der Greifer des ersten Roboters mit seiner Greiferzange 11 bezeichnet, wobei dieser Greifer 10 als Kniehebelgreifer ausgeführt wird; seine Zange öffnet um bis zu 90° und gibt somit das Band vollständig frei. Der zweite Roboter 12 kann mindestens die Vertikalbewegung relativ zum ersten Roboter sowie eine Dreh­ bewegung mit seinem mit einer Miniatur-Parallelgreiferzange 15 ausgerüsteten Drehgreifer 14 ausführen.

Wenn der erste Roboter 8 das in der Zange 11 gefaßte Band 7 an seine vorgegebene Positiopn gefahren hat (Fig. 3a), wird durch Ausführung der Vertikalbewegung Z′ der Drehmanipulator 12 aus seiner Warteposition C₀ in die Arbeitsposition C₁ ge­ bracht (Fig. 3b). Das Band 7 ragt jetzt in die Greiferzange 15. Diese Zange wird als nächstes geschlossen. Das Band ist also jetzt durch die Zangen 11 und 15 gehalten. Damit dieses dabei keinen Schaden erleidet, müssen die Greiferschlitze beispielsweise bei mechanisch extrem empfindlichen Bändern möglichst exakt in der gleichen Ebene liegen. Nachdem im nächsten Takt (Fig. 3c) der Greifer 11 geöffnet hat, kann die Drehbewegung des Drehgreifers 14 zwecks Drehung des Bandes einsetzen, wobei je nach Programmierung die Drehrichtung rechts oder links gewählt werden kann.

Fig. 3c zeigt die Situation nach der Drehung R′ der Greifer­ zange 15 um 90°, Fig. 3d nach der gesamten ausgeführten Dre­ hung um 180°. Nun wird die Greiferzange 11 das Band wieder übernehmen (Fig. 3e) und die Greiferzange des Drehgreifers 15 kann es freigeben. Im Anschluß an diese Operation wird der Manipulator, der zweite Roboter 12 durch die Vertikalbewegung Z′ aus der Arbeitsposition wieder in die in Fig. 3a darge­ stellte Warteposition zurückgezogen, um das Ausfädeln des Bandes aus der Bandkassette zu ermöglichen, die nur Platz für die sehr raumsparend ausgeführte Greiferzange 11 des ersten Roboters 8 bietet.

Fig. 4 veranschaulicht nun den gesamten Ablauf mit den erfor­ derlichen Hilfsoperationen. Dabei sind einige Teile mit glei­ chen Bezeichnungen aus vorhergehenden Figuren entnommen.

Vor Erreichen der Zwischenposition A hat der erste Roboter mit seiner Greiferzange 11 das Band 7 bereits von einer Bandrolle 28 übernommen und durch die Bandführung 29 mit Rol­ leneinlauf und den Bandeinlaufschlitz 26 in die Bandkassette geführt. Im weiteren Verlauf fädelt der Roboter, sich immer auf der gleichen Ebene bewegend, das Band an der Möbius′sche Rippe 25 vorbei in den Bereich B. In diesem Bereich der Bandkassette soll nun die Möbius′sche Drehung vorgenommen werden. Da die Bandkassette nicht genügend Raum für das Ein­ fahren des Dreh-Manipulators bietet, muß das Band aus der Kassette etwas nach oben gehoben werden. Diese Bewegung schließt natürlich das Risiko in sich, daß das Band aus der Kassette schlüpft. Um dies zu vermeiden, wird vorgängig eine im Programmablauf eingebundene pneumatisch betätigte erste Bandsicherung 16 aktiviert, wobei die Kolbenstange 17 die Zunge 18 bis in den Bereich der Möbius′schen Rippe schiebt und damit ein Entschlüpfen des Bandes aus der Kassette bei der nun folgenden Vertikalbewegung des ersten Roboters zuver­ lässig vermeidet. Die Tatsache, daß diese Bandsicherung, wie auch die weiter unten beschriebenen weiteren Bandsicherungen, auf der Trägerplatte 3 montiert sind, schafft den Vorteil, daß die gesamte Bandsicherungseinheit bei Kassettenwechseln in globo ausgetauscht werden kann, so daß eine kurze Umrüst­ zeit gewährleistet ist.

Nach Ausführung der oben geschilderten Möbius′schen Drehung fährt der erste Roboter mit dem Band wieder in die Kassetten- Ebene hinunter, führt das Band bis zum Bandauslaufschlitz 27 und fädelt es dort ins Freie hinaus. Während dieses Vorganges besteht die Gefahr, daß die Möbius′sche Drehung aus dem Schlitz hinausläuft. Um dies zu vermeiden, treten die beiden weiteren Bandsicherungen in Kraft: Die sogenannte zweite Bandsicherung 19 sichert durch Verdrehen der Welle 20 mit Hilfe des Niederhalters 21 das Band in der um 90° gedrehten Position im Bereich zwischen der Möbius′schen Rippe und dem Bandauslaufschlitz 27. Die dritte Bandsicherung 22 schließt mit Hilfe ihrer Zunge 24 den Bandauslaufschlitz 27 nach oben ab. Nachdem der Roboter das Band durch die Bandführung 30 ge­ fädelt hat, kann seine Zange 11 nun gefahrlos geöffnet wer­ den.

Außerhalb des Werkstückträgers 2 befindet sich, wie in Fig. 4 dargestellt, stirnseitig zu der Bandführung 29 eine an sich bekannte Schneideinheit 31, ausgestaltet als eine Schere, welche das Band nach beendetem Einfädelvorgang von der Rolle trennt.

Bewährt hat sich zusätzlich stirnseitig zur Bandführung 30 das Anbringen einer Lichtschranke 32, welche das Vorhanden­ sein des Bandes überprüft und eine entsprechende Meldung zur Maschinensteuerung weitergibt.

Nach dem Öffnen der drei Bandsicherungen fährt das Transfer­ system den Werkstückträger 2 in die nächste Arbeitsposition, in der die weiteren an sich bekannten Arbeits- und Montage­ schritte erfolgen.

Der Roboter ist nun für einen weiteren Einfädelvorgang mit Bildung der Möbius′schen Drehung bereit. Da alle Operationen völlig automatisch ablaufen, kann dieser komplizierte Vor­ gang, der sechs Roboter-Freiheitsgrade plus zwei Zangenfunk­ tionen mit hoher Genauigkeit erfordert, in sehr kurzer Zeit abgewickelt werden und ist Dank der an sich bekannten Selbst­ kontrolle des automatischen Bewegungsablaufes durch eine hohe Reproduzierbarkeit gekennzeichnet.

Die bevorzugte Ausführungsform Fig. 5 zeigt einen für diese Anwendung spezifisch geeigneten Greifer 11 am ersten Roboter 8 sowie einen Drehgreifer 15 am zweiten Roboter 12.

Gleiche Teile sind in sämtlichen Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen; am Arm des ersten Roboters 8 ist der Greifer 10 über ein Zwischenstück 46 mit Hilfe einer Klemme 47 befestigt, wobei die Position der Teile zueinander durch antsprechende Zentrierungen exakt festgelegt ist. Die Grei­ ferzange 11, der Kniehebel-Greifer, hat speziell schlank aus­ geführte Finger, die es einerseits ermöglichen, das Band durch die engen Zwischenräume zu führen, andererseits in un­ mittelbare Nähe der Zangen des Drehgreifers zu gelangen. Der zweite Roboter ist auf den ersten Roboter derart aufgesat­ telt, daß zwischen beiden eine translatorische Bewegung Z′ in der vertikalen Richtung möglich ist. Die Führung erfolgt in einer wälzgelagerten Schlittenführung 33, wodurch Dank ge­ ringster Spiele größte Präzision der Bewegung bei minimalen Kräften gewährleistet ist. Die doppelt wirkende pneumatische Betätigungseinheit 13, die durch wechselweise Druckluftan­ steuerung p die Relativbewegung ausführt, ist über einen Sup­ port 34 fest mit dem ersten Roboter 8 verbunden. Die Zan­ genbewegung des Dreh-Greifers 14 erfolgt ebenfalls durch ein pneumatisch wirkendes Element 35, das beispielsweise in der Form eines handelsüblichen Parallelgreifers (Fritz Schunk GmbH, D-7128 Lauffen/Neckar) ausgeführt ist. Der Drehgreifer 14 ist für die Drehbewegung in zwei Wälzlagern, dem Nadella­ ger 36 und dem Kugellager 37 im Gehäuse des zweiten Roboters 12 in allen Richtungen spielfrei abgestützt. Die Drehbewegung selbst wird nun in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel zwecks Minimierung des Bauvolumens im Arbeitsbereich bei ge­ ringstem Aufwand für hohe Zuverlässigkeit aus der Längsbewe­ gung einer pneumatischen Betätigungseinheit 45 abgeleitet, die ihre Bewegung über die Stange 44 und die Klemme 43 auf den Zahnriemen 39 überträgt, der zwischen dem gezahnten Rad 38 und dem Gegenrad 40, in Wälzlagern 41 und 42 gelagert, läuft. Diese Zahnriemen-Übertragung gewährleistet eine form­ schlüssige Übertragung der Bewegung, ist damit weitgehend un­ abhängig von Verschleiß-, Schlupf-, Nullpunktsfehlern oder Drifterscheinungen.

Alle zum unmittelbaren Verständnis des Erfindungsgegenstands nicht notwendigen Konstruktionselemente, wie beispielsweise die Anschlüsse für die pneumatischen Betätigungseinheiten, Schrauben zur Befestigung der Teile untereinander, Magnetven­ tile zur sequentiellen Steuerung und dgl., sind in den Fig. 4 und 5 weggelassen. Auch ist die Darstellung der be­ vorzugten Ausführung in einem einzigen Schnitt nur zur Ver­ einfachung und besseren Anschaulichkeit gewählt. In der Pra­ xis kann es vorteilhaft sein, unterschiedliche Ebenen für die Plazierung der einzelnen Elemente zu benutzen, die Bewegung des zweiten Roboters nicht vertikal, sondern horizontal oder schwenkend auszuführen, Gleitlager zu wählen und dergleichen.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß alle Form- und Lagetoleranzen von Transfersystem, Werkstück­ träger und Bandkassette, relative Abweichungen ihrer Positio­ nen sowie der Koordinatennullpunkte der Roboter umgangen wer­ den und gewährleistet damit eine maximale Positionier­ genauigkeit (nach VDI Richtlinie 2861 Blatt 2). Der Raumbe­ darf im engen Arbeitsbereich der Bandkassette ist auf ein Mi­ nimum beschränkt. Bewegungsabläufe und damit zusätzliche Arbeitszeiten, die durch das Einfahren eines getrennten Robo­ ters erforderlich wären, entfallen; nacheinander erforderli­ che Bewegungen lösen sich unmittelbar ab. Die Kräfte und Geschwindigkeiten lassen sich leicht auf die Materialqualität des Bandes und andere mit dem Produkt wechselnde Parameter abstimmen.

Der Erfindungsgegenstand ist auf das in der Zeichnung Darge­ stellte selbstverständlich nicht beschränkt. So könnte die grundsätzlich beanspruchte Vorrichtung mechanisch anders aus­ geführt, durch Motoren anderer Art betätigt oder in gänzlich anderen Ebenen bewegt werden. Auch ist die Anwendung des Ver­ fahrens und der dargestellten Vorrichtung auf das Einfädeln von Farbbändern in Kassetten nicht beschränkt, kann vielmehr in allgemeiner Weise zur Herstellung von Möbius′schen Bändern sowie zum Einfädeln in besonders feinen und unzugänglichen Spalten eingesetzt werden. Im letzteren Fall könnte das Band auch von einem üblichen Flachquerschnitt zu anderen Quer­ schnitten, eventuell sogar zu einem Draht entarten und statt des Einfädelns durch einen nach oben offenen Schlitz ein Durchfädeln durch ein rundum geschlossenes Loch mit Hilfe der Übergabefunktionen der beiden Roboter gelöst werden.

Es ist somit denkbar, die erfindungsgemäße Lösung ganz all­ gemein für Feinmontagen einzusetzen.

Bezeichnungsliste

 1 Transfersystem
 2 Werkstückträger
 3 Trägerplatte für Bandsicherungen 16, 19, 22
 4 Bandkassettenunterteil
 5 Bandkassettendeckel
 6 Führungsnocken im Bandkassettendeckel
 7 Band resp. Führungsband (Messenger)
 8 erster Roboter
 9 Möbius′sche Drehung
10 Greifer des ersten Roboters
11 Greiferzange des ersten Roboters (Kniehebel­ greifer)
12 zweiter Roboter
13 pneumatische Betätigungseinheit zur Bewegung des zweiten Roboters in Z′-Richtung
14 Drehgreifer des zweiten Roboters
15 Greiferzange des Drehgreifers (Parallelgreifer)
16 erste Bandsicherung mit pneumatischer Betäti­ gung
17 Kolbenstange der ersten Bandsicherung
18 Zunge der ersten Bandsicherung
19 zweite Bandsicherung mit pneumatischem Drehan­ trieb
20 Welle des pneumatischen Drehantriebs der zwei­ ten Bandsicherung
21 Niederhalter der zweiten Bandsicherung
22 dritte Bandsicherung mit pneumatischer Betäti­ gung
23 Kolbenstange der dritten Bandsicherung
24 Zunge der dritten Bandsicherung
25 Möbius′sche Rippe
26 Bandeinlaufschlitz
27 Bandauslaufschlitz
28 Bandrolle mit Führungsband
29 Bandführung mit Rolle
30 Bandführung fest
31 Schneideinheit
32 Lichtschranke
33 Schlittenführung
34 Support
35 Drehgreiferpneumatik
36 Nadellager
37 Kugellager
38 Gezahntes Rad
39 Zahnriemen
40 Gegenrad des Zahnriementriebes
41 Wälzlager
42 Wälzlager
43 Klemme
44 Verbindungsstange
45 pneumatische Betätigungseinheit
46 Zwischenstück
47 Klemme
p Druckluft
X, Y rotatorische Bewegungen des ersten Roboters
Z vertikale Translationsbewegung des ersten Robo­ ters
R Drehung um die vertikale Greiferachse des er­ sten Roboters
Z′ vertikale Translationsbewegung des zweiten Ro­ boters
R′ Drehung um die horizontale Greiferachse des zweiten Roboters
A Zwischenposition der Einfädeloperation inner­ halb der Bandkassette
B Bereich der Bandkassette in dem die Möbius′sche Drehung vorgenommen wird
C₀ Warteposition des zweiten Roboters
C₁ Arbeitsposition des zweiten Roboters
G₁ Zangenbewegung des Greifers des ersten Roboters
G₂ Zangenbewegung des Greifers des zweiten Robo­ ters

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Serienherstellung von Möbius′schen Bän­ dern im Ablauf der Fertigung von mit Endlosbändern ausge­ rüsteten Bandaufnahmen, insbesondere Bandkassetten (4), welche auf einem Werkstückträger (2) gelagert sind, und wobei wenigstens ein erster Roboter (8) zum Einlegen und/oder Einfädeln eines Endes des Bandes in die Bandauf­ nahme vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf diesen ersten Roboter ein zweiter Roboter (12) mit minde­ stens zwei Freiheitsgraden (R′, Z′) aufgesetzt ist, der das Band, in einem vorgesehenen Bandabschnitt, in seiner Längsrichtung um 180° dreht (Fig. 1).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Roboter (12) relativ zum ersten Roboter (8) in einer Richtung senkrecht zur Bandebene beweglich ausge­ staltet ist (Fig. 2).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Roboter auf dem ersten Roboter über eine Schlittenführung (33) beweglich ausgestaltet und angeord­ net ist (Fig. 2).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß eine pneumatische Betätigungseinheit (45) vor­ gesehen ist, die auf einen endlosen Zahnriemen (39) ein­ greift, und welcher eine im Zentrum eines gezahnten Rades (38) gelagerte Greiferzange (15) eines Drehgreifers (14) des zweiten Roboters um 180° dreht (Fig. 2; Fig. 5).

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (10) des ersten Roboters als Kniehebel-Greifer mit einer Öff­ nung der Greiferzange bis 90° ausgebildet ist (Fig. 3).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine pneumatisch betätigte Zunge (18) der ersten Bandsicherung (16) das Band in der Positioen der Mö­ bius′schen Rippe (25) in der Bandkassette (4) niederge­ halten wird, während der erste Roboter dieses zur Mö­ bius′schen Drehung (9) aus der Bandkassette hebt (Fig. 4).

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite, pneumatisch betätigte Bandsicherung (19) vorgesehen ist, welche nach erfolgter Drehung des Bandes dieses mittels eines Niederhalters (21) in seiner Hori­ zontallage hält (Fig. 4).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Bandsicherung (22) mit Hilfe einer pneuma­ tisch betätigten Zunge (24) nach Ausfädeln des Bandes das Band gegen Herausschnellen aus der Bandkassette im Band­ auslaufschlitz (27) niederhält (Fig. 4).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatischen Betätigungseinhei­ ten für die Bandsicherungen auf der Trägerplatte (3) an­ geordnet sind (Fig. 4).

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zusätzliche Bandführung mit Rolle für den Anfang (29) und eine feste Bandführung für das Ende (30) des Führungsbandes auf dem Werkstückträger (2) außerhalb der Bandkassette vorgesehen ist.

11. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsabläufe der beiden mechanisch miteinander gekoppelten, gegeneinander beweglichen Roboter wechselseitig gesteuert und getaktet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Roboter durch pneumatische Elemente gesteuert und angetrieben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drehung des Bandes in einer Ebene parallel zur Bandkassettenebene ausgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Einfädelvorgang unter Verwendung eines Füh­ rungsbandes erfolgt, das in einem weiteren Montageschritt zum Nachziehen des Aktivbandes verwendet wird, wobei die Möbius′sche Drehung an der vorgegebenen Stelle erfolgt.

15. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einer Transferstraße oder einer Rundtischanlage zur automatischen Herstellung von Farbbandkassetten für Drucker.