EP3999277B1 - Vorrichtung und verfahren zum automatischen abziehen von schleifscheiben - Google Patents
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- EP3999277B1 EP3999277B1 EP20735136.2A EP20735136A EP3999277B1 EP 3999277 B1 EP3999277 B1 EP 3999277B1 EP 20735136 A EP20735136 A EP 20735136A EP 3999277 B1 EP3999277 B1 EP 3999277B1
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Definitions
- the present invention relates to a changing station which enables a robot-assisted grinding device to automatically change grinding materials (e.g. grinding wheels).
- grinding materials e.g. grinding wheels
- Eccentric sanders are grinding machines in which an oscillatory movement (vibration) is superimposed on a rotary movement around an axis of rotation. They are often used for the final processing of surfaces with high demands on surface quality, for example when repairing surface defects on painted surfaces. In order for these requirements to be met, irregularities during the grinding process should be avoided as much as possible. In practice, this usually happens because these tasks are carried out by experienced skilled workers, especially when producing small quantities.
- a grinding tool eg an orbital grinding machine
- the grinding tool can be coupled to the so-called TCP ( Tool Center Point ) of the manipulator in different ways, so that the manipulator can adjust the position and orientation of the tool practically as desired.
- Industrial robots are typically position controlled, allowing precise movement of the TCP along a desired trajectory.
- process force grinding force
- the large and heavy arm segments of an industrial robot have too much inertia for a closed-loop controller to react quickly enough to fluctuations in the process force.
- a small linear actuator can be arranged between the TCP of the manipulator and the grinding tool compared to the industrial robot, which couples the TCP of the manipulator with the grinding tool.
- the linear actuator only regulates the process force (i.e. the contact force between the tool and the workpiece) while the manipulator moves the grinding tool including the linear actuator along a predetermined trajectory in a position-controlled manner.
- a grinding wheel for example, consists of paper (or another fiber composite material) coated with abrasive grains and can be attached to the carrier wheel using an adhesive layer or a Velcro fastener ( hook and loop fastener , Velcro fastener ). Even with robot-assisted grinding devices, worn grinding wheels are often changed manually. Although there are some concepts for robot-assisted changing stations for changing grinding wheels, known solutions are comparatively complex, difficult to implement and therefore expensive. An example of a known device is in the publication DE 20 2014 006506 U1 described. Furthermore, the publications US 20160039067A1 and AT 512 464 A1 referred.
- An object on which the present invention is based can therefore be seen in providing a changing station which enables a robot-assisted grinding device to automatically change grinding wheels in a comparatively simple manner.
- the device has the following: a support plate with a surface for depositing a grinding wheel; a movable clamp member raised in a first position with respect to the platen; an actuator which is coupled to the clamping element and which is designed to move the clamping element into a second position in which the clamping element is pressed against the support plate so that the grinding wheel is clamped between the support plate and the clamping element; and a trigger member arranged relative to the platen such that the trigger element is mechanically actuated when the grinding wheel is placed on and pressed against the surface of the platen.
- the trigger element and the actuator are coupled (directly or indirectly, electrically, or mechanically) so that when the trigger element is actuated, the actuator moves the clamping element from the first position to the second position.
- the method comprises the following: placing a grinding wheel mounted on a grinding machine on a support plate of a honing device by means of a manipulator, wherein by placing the grinding wheel on the Support plate a trigger element of the puller is actuated.
- the method further comprises clamping the grinding wheel between the support plate and a movable clamping element which is pressed towards the support plate in response to actuation of the trigger element, and lifting the grinding machine by means of the manipulator, whereby the clamped grinding wheel is removed from a support wheel of the grinding machine becomes.
- a robot-assisted grinding device which includes a manipulator 1, for example an industrial robot, and a grinding machine 10 with a rotating grinding tool (for example an orbital grinding machine), which is coupled to the so-called tool center point (TCP) of the manipulator 1 via a linear actuator 20.
- the manipulator can be constructed from four segments 2a, 2b, 2c and 2d, which are respectively connected via joints 3a, 3b and 3c.
- the first segment is usually rigidly connected to a foundation 41 (which does not necessarily have to be the case).
- the joint 3c connects the segments 2d and 2d.
- the joint 3c can be 2-axis and allow the segment 2c to rotate about a horizontal axis of rotation (elevation angle) and a vertical axis of rotation (azimuth angle).
- the joint 3b connects the segments 2b and 2c and enables a pivoting movement of the segment 2b relative to the position of the segment 2c.
- the joint 3a connects the segments 2a and 2b.
- the joint 3a can be 2-axis and therefore (similar to the joint 3c) enable a pivoting movement in two directions.
- the TCP has a fixed relative position to segment 2a, This usually also includes a swivel joint (not shown) that enables a rotational movement about a longitudinal axis of the segment 2a (in Fig.
- Each axis of a joint is assigned an actuator that can cause a rotational movement about the respective joint axis.
- the actuators in the joints are controlled by a robot controller 4 according to a robot program.
- the manipulator 1 is usually position-controlled, i.e. the robot controller can determine the pose (location and orientation) of the TCP and move it along a predefined trajectory. If the actuator 20 rests against an end stop, the pose of the grinding tool is also defined along with the pose of the TCP. As already mentioned at the beginning, the actuator 20 serves to set the contact force (process force) between the tool (grinder 10) and the workpiece 40 to a desired value during the grinding process. Direct force control by the manipulator 1 is generally too imprecise for grinding applications, since the high inertia of the segments 2a-c of the manipulator 1 means that quick compensation of force peaks (e.g. when placing the grinding tool on the workpiece 40) is practically impossible with conventional manipulators is possible. For this reason, the robot controller is designed to regulate the pose of the TCP of the manipulator, while the force regulation is carried out exclusively by the actuator 20.
- the contact force F K between the tool (grinding machine 10) and the workpiece 40 can be adjusted using the (linear) actuator 20 and a force control (which can be implemented, for example, in the controller 4) so that the Contact force between grinding tool and workpiece 40 corresponds to a predeterminable target value.
- the contact force is a reaction to the actuator force with which the linear actuator 20 presses on the workpiece surface. If there is no contact between the workpiece 40 and the tool, the actuator 20 moves against an end stop due to the lack of contact force on the workpiece 40.
- the position control of the manipulator 1 (which can also be implemented in the controller 4) can work completely independently of the force control of the actuator 20.
- the actuator 20 is not responsible for positioning the grinding machine 10, but only for setting and maintaining the desired contact force during the grinding process and for detecting contact between tool and workpiece.
- the actuator can be a pneumatic actuator, for example a double-acting pneumatic cylinder.
- pneumatic actuators applicable such as bellows cylinders and air muscles. Electric direct drives (gearless) can also be considered as an alternative.
- the force control can be implemented in a manner known per se using a control valve, a regulator (implemented in the controller 4) and a compressed air reservoir.
- a control valve implemented in the controller 4
- a regulator implemented in the controller 4
- a compressed air reservoir a compressed air reservoir.
- the specific implementation is not important for the further explanation and is therefore not described in more detail.
- a passive, flexible element such as a spring can also be used.
- the actuator 20 can also be omitted if the force control is provided in sufficient quality by the manipulator itself.
- the grinding machine 10 has a grinding wheel 11 which is mounted on a backing plate 12.
- the surface of the carrier disk 12 or the back surface of the grinding disk 11 or both surfaces are designed such that the grinding disk 11 readily adheres to the carrier disk 12 upon contact.
- a Velcro fastener hook and loop fastener or Velcro fastener
- a common alternative to a Velcro fastener is an adhesive coating on the back of the grinding disk 11, which adheres to the corresponding surface of the carrier disk 12.
- FIG. 2 illustrates an example of a grinding device 10 that can be mounted on a manipulator, wherein the grinding machine 10 is positioned relative to a grinding wheel honing device 30 such that the grinding wheel 11 rests on the surface of a support plate 35 of the grinding wheel honing device 30 and is pressed against this support plate 35 (for example with an adjustable Power).
- a grinding wheel honing device 30 An exemplary embodiment of the grinding wheel honing device 30 is described below with reference to Fig. 3 to 6 explained in more detail.
- Fig. 3 is a perspective view of the grinding wheel puller 30 Fig. 2 and Fig. 4 is a corresponding sectional view showing the components located inside the housing 31 of the puller 30.
- the housing 31 of the puller 30 does not necessarily have to be a closed housing. Rather, a housing is understood to mean any mechanical structure on which other components of the puller 30 are movable, directly or indirectly or can be mounted immovably.
- the housing can have a frame to which one or more covers are attached (in the case of an at least partially closed housing).
- the housing 31 comprises several parts that are connected by screws. It goes without saying that other connection techniques such as rivets, snap-in connections , etc. can also be used.
- the shape of the housing can also be designed differently than in the exemplary embodiments described here.
- the housing has a base plate 310 with holes 311.
- the base plate 310 (and thus the entire device 30) can be mounted on the floor or another surface using screws (not shown) which are inserted through the holes 311.
- the support plate 35 against which the robot presses the grinding wheel 11 mounted on the grinding machine 10 during a stripping process, has an opening through which the end of a trigger element 33 is guided.
- the end of the trigger element 33 protrudes from the opening in the support plate 35, so that the protruding end of the trigger element 33 is pressed into the opening (see Fig. 4 Contact pressure F A ) when the grinding wheel 11 is pressed against the support plate 35 during a honing process and rests flat against it.
- the opening can also be designed as a slot.
- the end of the trigger element 33 does not necessarily have to run through an opening in the support plate 35.
- the trigger element 33 can also be arranged next to the support plate. The only relevant thing is that the trigger element 33 is arranged in such a way that it is actuated when the robot presses the grinding wheel 11 against the surface of the support plate 35.
- Actuating the trigger element 33 (when pressing the grinding wheel against the support plate 35) triggers a mechanism which causes the grinding wheel 11 to be clamped at its edge between the support plate 35 and a clamping plate 34.
- the robot moves the grinding machine 11 away from the honing device 30 again, the grinding wheel 11 is held by the clamping plate 34 while the carrier plate 12 of the grinding machine 10 is lifted off the surface of the support plate 35.
- the carrier plate 12 of the grinding machine 10 is lifted off the surface of the support plate 35.
- the carrier plate 12 By lifting the carrier plate 12, the (clamped) grinding wheel 11 is detached from the carrier plate.
- the clamping plate 34 (generally referred to as a clamping element) mounted on a first end of a rocking lever 342, which is rotatably mounted on a part of the housing 31 by means of a joint 341. That is, the rocker arm 342, which can also be referred to as a rocker , can be pivoted about a pivot point (which is defined by the joint 341).
- the clamping plate 34 (clamping element) can be attached to the rocker arm 341, for example by means of one or more screws 342. In other exemplary embodiments, clamping plate 34 and rocker arm 341 can also be made in one piece. In the in Fig.
- the rocker arm 342 is positioned (first position) so that the clamping plate 34 is lifted off the support plate 35.
- the rocker arm 342 is positioned (second position) so that the clamping plate 34 is pressed against the surface of the support plate 35 and a grinding wheel (if it is correctly positioned on the support plate 35) is clamped between the clamping plate 35 and the surface of the support plate 35 .
- the movement of the rocker arm 342 from the first position (clamp loosened) to the second position (clamp tightened) is triggered by actuating the trigger element 33.
- the rocker arm 342 has a stop 343 which rests on a corresponding support surface of the trigger element 33.
- the triggering element 33 is - similar to the rocker arm 342 - pivotally mounted on a part of the housing 31 (swivel joint 331) and is pressed into a normal position by means of a spring 332, in which one end of the triggering element 33 is as in Fig. 4 shown protrudes beyond the surface of the support plate 35.
- the trigger element 33 acts as a pawl ( pawl ) , which prevents the rocker arm 342 from moving into the second position (clamp tightened). Because the stop 343 of the rocker arm 342 rests on the trigger element 33 (acting as a pawl), the movement of the rocker arm 342 is blocked. If the protruding release element 33 is pressed against the spring force of the spring 332 towards the surface of the support plate 35 (when positioning the grinding wheel on the support plate 35), then the release element 33 is pivoted so that the stop 343 of the rocker arm 342 is no longer on the release element 33 is applied and movement of the rocker arm into the second position is no longer blocked.
- the mentioned preload force F B can be provided by various preload mechanisms.
- This biasing mechanism includes a pneumatic cylinder 37, which is arranged between a second end of the rocker arm 341 and a part (eg mounting bracket 311) of the housing 31.
- the cylinder 37 is connected to the mounting bracket 311 (which can be seen as part of the housing) via a joint 374, and the piston rod of the piston 371 arranged in the cylinder is connected to the second end of the rocker arm 341 via a joint 373. If the in Fig.
- the grinding machine 11 is moved away from the pulling device again, whereby the (clamped) grinding wheel 11 is pulled off the carrier wheel 12 of the grinding machine.
- the rocker arm 341 (and thus the clamping plate 34) must then be moved from the second position (clamp tightened, Fig. 5 ) to the first position (clamp released, Fig. 4 ) can be moved back.
- This movement can be accomplished by various restoring mechanisms.
- the reset mechanism is provided by the pneumatic cylinder 37.
- the preload mechanism and the reset mechanism are one unit.
- the cylinder 37 can be a double-acting cylinder. That is, if the in Fig.
- cylinder space designated V 2 is supplied with compressed air, then the pneumatic cylinder 37 generates a restoring force F R , which acts in exactly the opposite direction as the preload force F B.
- the restoring force F R causes the rocker arm 341 to pivot back into the first position, thereby releasing the clamping of the grinding wheel.
- the spring 332 pushes the trigger element 33 back into the normal position, so that when the next pulling process the preload force F B acts again, the movement of the rocker arm 341 is blocked again (as in Fig. 4 shown).
- Air can be blown onto the grinding wheel 11 at high speed through the compressed air nozzle 32, so that it is blown in the direction of the baffle plate 312 and finally falls downwards, for example into a container.
- Compressed air nozzle 32 and baffle are each optional, but in practice can improve the robustness of device 30.
- the reset mechanism e.g. switching the compressed air from the cylinder chamber Vi to the cylinder chamber V 2 ) as well as the blowing out of compressed air from the nozzle 32 can be controlled by the robot control (see Fig. 1 , control 4) are triggered, since the robot control “knows” when the grinding machine 10 was moved away from the pulling device 30.
- the reset mechanism can also be triggered by tilting the trigger element 33 back into the normal position.
- an electrical switch could be coupled to the trigger element 33, and actuation of the electrical switch can trigger the switching of the compressed air from the cylinder chamber Vi to the cylinder chamber V 2 as well as the blowing out of compressed air from the nozzle 32.
- a corresponding valve control with the associated valves is not shown in the figures, since various options for implementing the valve control are within the scope of professional skill.
- one or more pins 38 can be attached to the housing 31 (directly or indirectly), which are arranged in such a way that one is on the clamping plate 34 adhesive grinding wheel 11 is pressed away from the clamping plate 34 when it is moved back to the first position.
- the pens are in Fig. 4 and 5 too shown. In the too Fig. 5 proper top view Fig.
- the clamping plate 34 has small recesses 38' through which the pins 38 push when the clamping plate 34 is moved (away from the support surface 35) into the first position. If a grinding wheel sticks to the clamping plate 34 during this movement, then at the end of the movement it is pushed away by the pins 38 and released from the clamping plate 34 to such an extent that the compressed air can transport the grinding wheel away.
- the pulling device 30 can have a sensor 36.
- the sensor 36 is in Fig. 4-6 can be seen and can be designed, for example, as a retro-reflective light barrier.
- the reflector 361 belonging to the light barrier 36 is also shown.
- the sensor 36 eg a module with a light-emitting diode and a photodiode
- the reflector 361 are positioned relative to one another in such a way that the light beam emitted by the sensor 36 is interrupted by a grinding wheel. Consequently, the sensor can detect whether the grinding wheel has been transported away by the compressed air or not.
- one or more compressed air pulses can be delivered again via the nozzle 32. If the grinding wheel still sticks to the puller, a warning signal can be triggered.
- the sensor 36 does not necessarily have to be designed as a light barrier. Since the grinding wheels usually have a certain color, an optical color sensor can also be used instead to detect the presence of a grinding wheel. Alternatively, one or more sensors can also be used to monitor whether the grinding wheel falls out of the device 30 below the baffle plate 312.
- the pulling device has a support plate (see e.g Fig. 2 and 6 , support plate 35) with a surface for placing a grinding wheel 11 on.
- the grinding wheel 11 can be placed on the surface of the support plate 35 with the help of a robot. How to, for example, in Fig. 6 can see, the grinding wheel 11 does not have to rest completely on the surface of the support plate 35. It is sufficient if part of the grinding wheel rests on the support plate 35.
- the pulling device also has a movable clamping element (see e.g Fig. 4 and 5 , clamping element 34), which is raised in a first position with respect to the support plate. This means that in the first position the clamping element does not touch the support surface.
- the pulling device has an actuator which is coupled to the clamping element and which is designed to move the clamping element into a second position in which the clamping element is pressed against the support plate in such a way that the grinding wheel is clamped between the support plate and the clamping element will (see Fig. 5 ).
- a trigger element is coupled to the actuator (directly or indirectly, mechanically or electrically, depending on the actuator) in such a way that when the trigger element is actuated, the actuator moves the clamping element from the first position to the second position.
- the trigger element projects beyond the surface of the platen so that the trigger element is mechanically actuated when the grinding wheel (mounted on the grinder) is positioned on and moved against the surface of the platen.
- the actuator can be a preloaded spring.
- a pneumatic actuator pneumatic cylinder-piston unit
- the clamping element blocks the movement of the actuator as long as it has not been actuated (see Fig. 4 , cylinder preloaded with compressed air), which then abruptly moves the clamping element from the first position (clamp loosened) to the second position (clamp tightened) when the trigger element is actuated (see Fig. 5 ).
- the trigger element is a purely mechanical machine element that essentially has the function of a pawl. In order to move the clamping element back into the first position, a reset mechanism can be provided.
- a double-acting pneumatic cylinder can also generate a restoring force and accordingly move the clamping element back to the first position.
- a spring can also generate the restoring force, so that the spring moves the clamping element back to the first position when the single-acting pneumatic cylinder is depressurized.
- the restoring force can be generated, for example, by a lifting magnet, which can tension the spring again.
- a unit consisting of two (single-acting) pneumatic cylinders is also possible, with one cylinder serving as a (preloaded) actuator and the other being responsible for the restoring movement to the first position.
- the actuator does not have to generate a biasing force while the movement of the actuator is mechanically blocked by the trigger element.
- the actuator is actively controlled to move the clamping element from the first position to the second position when the trigger element is actuated, which in this case can also be an electrical switch (e.g. a button), which in turn is positioned so that it projects beyond the support plate and is therefore operated "automatically" when the grinding wheel mounted on the grinder is placed on the surface of the support plate.
- the actuator can be any actuator (electric motor, linear motor, pneumatic actuator, solenoid, etc.) that is designed to move the clamping element from the first position to the second position.
- a simple switch such as a button
- another sensor element can also be used, which is able to detect that a grinding wheel has been placed on the support plate.
- the clamping element is mounted at one end of a rocker arm (see Fig. 5 ).
- the clamping element and rocker arm can also be an integral component.
- the clamping element and rocker arm are made of one piece.
- the clamping element can be designed as a small plate, which was referred to above as a clamping plate.
- the clamping element is not necessarily a plate, but can also be formed, for example, by several short pins which protrude from the rocker arm and can clamp the grinding wheel against the support plate.
- the method includes placing a grinding wheel mounted on a grinding machine on a support plate of a honing device using a manipulator (cf. Fig. 7 , step S1). This situation is also in Fig. 4 shown. Placing the grinding wheel on the support plate also activates a trigger element of the puller (cf. Fig. 4 , designed as a pawl trigger element 33). The method further includes clamping the grinding wheel between the support plate and a movable clamping element ( Fig.
- step S2 which is pressed in the direction of the support plate in response to the actuation of the trigger element. This situation is also in Fig. 5 shown.
- the grinding machine is then raised using the manipulator, whereby the clamped grinding wheel is removed from a carrier wheel of the grinding machine (cf. Fig. 7 , step S3).
- the clamping element can then be lifted again to release the clamped grinding wheel.
- the grinding wheel can be secured using one or more pins (see Fig. 5 , pins 38) can be removed.
- the pins 38 block the movement of the grinding wheel adhering to the clamping element, whereby the grinding wheel is detached from the clamping element.
- the pin or pins can be mounted on the housing of the puller in such a way that when the clamping element is lifted, the pins fall into one or more recesses (see Fig. 6 , recesses 38 ⁇ ) on the edge of the clamping element.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wechselstation, welche einer robotergestützten Schleifvorrichtung das automatisierte Wechseln von Schleifmittel (z.B. Schleifscheiben) ermöglicht.
- Schleifmaschinen werden vielfach in Industrie und Handwerk eingesetzt. Exzenterschleifer sind Schleifmaschinen, bei denen einer Oszillationsbewegung (Vibration) eine Drehbewegung um eine Rotationsachse überlagert ist. Sie dienen häufig zur Endbearbeitung von Oberflächen mit hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität, beispielsweise bei der Ausbesserung (spot repair) von Oberflächendefekten auf lackierten Oberflächen. Damit diese Anforderungen realisiert werden können, sollten Unregelmäßigkeiten während des Schleifvorganges möglichst vermieden werden. Dies geschieht in der Praxis meist dadurch, dass diese Aufgaben speziell bei der Herstellung von geringen Stückzahlen durch erfahrene Facharbeiter ausgeführt werden.
- Bei robotergestützten Schleifvorrichtungen wird ein Schleifwerkzeug (z.B. eine Orbitalschleifmaschine) von einem Manipulator, beispielsweise einem Industrieroboter, geführt. Dabei kann das Schleifwerkzeug auf unterschiedliche Weise mit dem sogenannten TCP (Tool Center Point) des Manipulators gekoppelt sein, sodass der Manipulator Position und Orientierung des Werkzeugs praktisch beliebig einstellen kann. Industrieroboter sind üblicherweise positionsgeregelt, was eine präzise Bewegung des TCP entlang einer gewünschten Trajektorie ermöglicht. Um beim robotergestützten Schleifen ein gutes Ergebnis zu erzielen, ist in vielen Anwendungen eine Regelung der Prozesskraft (Schleifkraft) nötig, was mit herkömmlichen Industrierobotern oft nur schwer mit hinreichender Genauigkeit zu realisieren ist. Die großen und schweren Armsegmente eines Industrieroboters besitzen eine zu große Massenträgheit, als dass ein Regler (closed-loop controller) rasch genug auf Schwankungen der Prozesskraft reagieren könnte. Um dieses Problem zu lösen, kann zwischen TCP des Manipulators und dem Schleifwerkzeug ein im Vergleich zum Industrieroboter kleiner Linearaktor angeordnet sein, der den TCP des Manipulators mit dem Schleifwerkzeug koppelt. Der Linearaktor regelt lediglich die Prozesskraft (also die Anpresskraft zwischen Werkzeug und Werkstück) während der Manipulator das Schleifwerkzeug samt Linearaktor positionsgeregelt entlang einer vorgebbaren Trajektorie bewegt.
- Schleifmaschinen, wie z.B. Exzenterschleifer, arbeiten mit dünnen, flexiblen und abnehmbaren Schleifscheiben, welche auf einer Trägerscheibe befestigt sind. Ein sehr gebräuchlicher Typ von Schleifscheiben sind sogenannte Schleifblüten (daisy discs). Eine Schleifscheibe besteht beispielsweise aus mit Schleifkörnern beschichtetem Papier (oder einem anderen Faserverbundwerkstoff) und kann z.B. mittels einer Klebeschicht oder eines Klettverschlusses (Hook and Loop Fastener, Velcro Fastener) an der Trägerscheibe befestigt werden. Auch bei robotergestützten Schleifvorrichtungen werden verschlissene Schleifscheiben häufig manuell gewechselt. Obwohl einige Konzepte für robotergestützte Wechselstationen zum Wechseln von Schleifscheiben existieren, sind bekannte Lösungen vergleichsweise komplex, aufwändig zu realisieren und daher teuer. Ein Beispiel für eine bekannte Vorrichtung ist in der Publikation
DE 20 2014 006506 U1 beschrieben. Des Weiteren wird auf die PublikationenUS 20160039067A1 undAT 512 464 A1 - Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann also darin gesehen werden, eine Wechselstation zur Verfügung zu stellen, welche einer robotergestützten Schleifvorrichtung das automatisierte Wechseln von Schleifscheiben auf vergleichsweise einfache Weise ermöglicht.
- Die oben genannte Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Verschiedene Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Im Folgenden wird eine Vorrichtung zum automatischen Abziehen einer Schleifscheibe von einer an einem Manipulator montierten Schleifmaschine beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung folgendes auf eine Auflageplatte mit einer Oberfläche zum Ablegen einer Schleifscheibe; ein bewegliches Klemmelement, welches in einer ersten Position in Bezug auf die Auflageplatte angehoben ist; ein Aktor, der mit dem Klemmelement gekoppelt und der dazu ausgebildet ist, das Klemmelement in eine zweite Position zu bewegen, in der das Klemmelement so gegen die Auflageplatte gedrückt wird, dass die Schleifscheibe zwischen Auflageplatte und Klemmelement eingeklemmt wird; und ein Auslöseelement welches relativ zur Auflageplatte derart angeordnet ist, dass das Auslöseelement mechanisch betätigt wird, wenn die Schleifscheibe auf der Oberfläche der Auflageplatte platziert und an diese angedrückt wird. Das Auslöseelement und der Aktor sind (direkt oder indirekt, elektrisch, oder mechanisch) so gekoppelt, dass beim Betätigen des Auslöseelements der Aktor das Klemmelement von der ersten Position in die zweite Position bewegt.
- Des Weiteren wird ein Verfahren zum automatischen Abziehen einer Schleifscheibe von einer an einem Manipulator montierten Schleifmaschine beschrieben Gemäß einem Beispiel umfasst das Verfahren folgendes: Platzieren einer auf einer Schleifmaschine montierten Schleifscheibe auf einer Auflageplatte einer Abziehvorrichtung mittels eines Manipulators, wobei durch das Platzieren der Schleifscheibe auf der Auflageplatte ein Auslöseelement der Abziehvorrichtung betätigt wird. Das Verfahren umfasst weiter das Einklemmen der Schleifscheibe zwischen der Auflageplatte und einem beweglichen Klemmelement, welches als Reaktion auf das Betätigen des Auslöseelementes in Richtung der Auflageplatte gedrückt wird, und das Anheben der Schleifmaschine mittels des Manipulators, wodurch die eingeklemmte Schleifscheibe von einer Trägerscheibe der Schleifmaschine abgezogen wird.
- Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand von den in den Abbildungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die den dargestellten Ausführungsbeispielen zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen.
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Figur 1 zeigt schematisch ein Beispiel einer robotergestützten Schleifvorrichtung. -
Figur 2 illustriert eine an einem Roboter montierte Schleifmaschine beim automatischen Abziehen einer Schleifscheibe mit einer Abziehvorrichtung. -
Figur 3 illustriert ein Beispiel einer Abziehvorrichtung, welche für das automatisierte Abziehen von Schleifscheiben von einer an einem Roboter montierten Schleifmaschine geeignet ist -
Figur 4 ist eine Schnittdarstellung der Abziehvorrichtung ausFig. 3 , welche das Innere der Abziehvorrichtung detaillierter zeigt. -
Figur 5 zeigt das Beispiel ausFig. 4 mit geklemmter Schleifscheibe. -
Figur 6 ist eine zuFig. 5 korrespondierende Draufsicht. -
Figur 7 ist ein Flussdiagramm zur Illustration eines Beispiels eines Verfahrens zum robotergestützten, automatischen Abziehen einer Schleifscheibe von einer Schleifmaschine.. - Bevor verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert werden, wird zunächst ein allgemeines Beispiel einer robotergestützten Schleifvorrichtung beschrieben. Diese umfasst einen Manipulator 1, beispielsweise einen Industrieroboter und eine Schleifmaschine 10 mit rotierendem Schleifwerkzeug (z.B. eine Orbitalschleifmaschine), wobei dieses mit dem sogenannten Tool-Center-Point (TCP) des Manipulators 1 über einen Linearaktor 20 gekoppelt ist. Im Falle eines Industrieroboters mit sechs Freiheitsgraden kann der Manipulator aus vier Segmenten 2a, 2b, 2c und 2d aufgebaut sein, die jeweils über Gelenke 3a, 3b und 3c verbunden sind. Das erste Segment ist dabei meist starr mit einem Fundament 41 verbunden (was jedoch nicht zwangsläufig der Fall sein muss). Das Gelenk 3c verbindet die Segmente 2d und 2d. Das Gelenk 3c kann 2-achsig sein und eine Drehung des Segments 2c um eine horizontale Drehachse (Elevationswinkel) und eine vertikale Drehachse (Azimutwinkel) ermöglichen. Das Gelenk 3b verbindet die Segmente 2b und 2c und ermöglicht eine Schwenkbewegung des Segments 2b relativ zur Lage des Segments 2c. Das Gelenk 3a verbindet die Segmente 2a und 2b. Das Gelenk 3a kann 2-achsig sein und daher (ähnlich wie das Gelenk 3c) eine Schwenkbewegung in zwei Richtungen ermöglichen. Der TCP hat eine feste Relativposition zum Segment 2a, wobei dieses üblicherweise noch ein Drehgelenk (nicht dargestellt) umfasst, dass eine Drehbewegung um eine Längsachse des Segments 2a ermöglicht (in
Fig. 1 als strichpunktierte Line eingezeichnet, entspricht der Drehachse des Schleifwerkzeugs). Jeder Achse eines Gelenks ist ein Aktor zugeordnet, der eine Drehbewegung um die jeweilige Gelenksachse bewirken kann. Die Aktoren in den Gelenken werden von einer Robotersteuerung 4 gemäß einem Roboterprogramm angesteuert. - Der Manipulator 1 ist üblicherweise positionsgeregelt, d.h. die Robotersteuerung kann die Pose (Ort und Orientierung) des TCP festlegen und diesen entlang einer vordefinierten Trajektorie bewegen. Wenn der Aktor 20 an einem Endanschlag anliegt, ist mit der Pose des TCP auch die Pose des Schleifwerkzeugs definiert. Wie eingangs bereits erwähnt, dient der Aktor 20 dazu, während des Schleifprozesses die Kontaktkraft (Prozesskraft) zwischen Werkzeug (Schleifmaschine 10) und Werkstück 40 auf einen gewünschten Wert einzustellen. Eine direkte Kraftregelung durch den Manipulator 1 ist für Schleifanwendungen in der Regel zu ungenau, da durch die hohe Massenträgheit der Segmente 2a-c des Manipulators 1 eine schnelle Kompensation von Kraftspitzen (z.B. beim Aufsetzen des Schleifwerkzeugs auf das Werkstück 40) mit herkömmlichen Manipulatoren praktisch nicht möglich ist. Aus diesem Grund ist die Robotersteuerung dazu ausgebildet, die Pose des TCP des Manipulators zu regeln, während die Kraftregelung ausschließlich vom Aktor 20 bewerkstelligt wird.
- Wie bereits erwähnt, kann während des Schleifprozesses die Kontaktkraft FK zwischen Werkzeug (Schleifmaschine 10) und Werkstück 40 mit Hilfe des (Linear-) Aktors 20 und einer Kraftregelung (die beispielsweise in der Steuerung 4 implementiert sein kann) so eingestellt werden, dass die Kontaktkraft zwischen Schleifwerkzeug und Werkstück 40 einem vorgebbaren Sollwert entspricht. Die Kontaktkraft ist dabei eine Reaktion auf die Aktorkraft, mit der der Linearaktor 20 auf die Werkstückoberfläche drückt. Bei fehlendem Kontakt zwischen Werkstück 40 und Werkzeug fährt der Aktor 20 aufgrund der fehlenden Kontaktkraft am Werkstück 40 gegen einen Endanschlag. Die Positionsregelung des Manipulators 1 (die ebenfalls in der Steuerung 4 implementiert sein kann) kann vollkommen unabhängig von der Kraftregelung des Aktors 20 arbeiten. Der Aktor 20 ist nicht verantwortlich für die Positionierung der Schleifmaschine 10, sondern lediglich für das Einstellen und Aufrechterhalten der erwünschten Kontaktkraft während des Schleifprozesses und zur Erkennung von Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück. Der Aktor kann ein pneumatischer Aktor sein, z.B. ein doppeltwirkender Pneumatikzylinder. Jedoch sind auch andere pneumatische Aktoren anwendbar wie z.B. Balgzylinder und Luftmuskel. Als Alternative kommen auch elektrische Direktantriebe (getriebelos) in Betracht.
- Im Falle eines pneumatischen Aktors kann die Kraftregelung in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Regelventils, eines Reglers (implementiert in der Steuerung 4) und eines Druckluftspeichers realisiert werden. Die konkrete Implementierung ist jedoch für die weitere Erläuterung nicht wichtig und wird daher auch nicht detaillierter beschrieben. Alternativ zu dem Aktor 20 kann - je nach Anwendung - auch ein passives nachgiebiges Element wie z.B. eine Feder verwendet werden. Der Aktor 20 kann auch weggelassen werden, wenn die Kraftregelung in ausreichender Qualität von dem Manipulator selbst bereitgestellt wird.
- Die Schleifmaschine 10 weist eine Schleifscheibe 11 auf, die auf einer Trägerscheibe 12 (backing plate) montiert ist. Die Oberfläche der Trägerscheibe 12 oder die rückseitige Oberfläche der Schleifscheibe 11 oder beide Oberflächen sind derart beschaffen, dass die Schleifscheibe 11 auf der Trägerscheibe 12 bei Kontakt ohne weiteres haftet. Beispielsweise wird ein Klettverschluss (hook and loop fastener or Velcro fastener) verwendet, sodass die Schleifscheibe 11 auf der Trägerscheibe haften bleibt. Eine übliche Alternative zu einem Klettverschluss ist eine klebende Beschichtung auf der Rückseite der Schleifscheibe 11, welche an der korrespondierenden Oberfläche der Trägerscheibe 12 haften.
Fig. 2 illustriert ein Beispiel einer an einem Manipulator montierbaren Schleifvorrichtung 10, wobei die Schleifmaschine 10 relativ zu einer Schleifscheibenabziehvorrichtung 30 so positioniert ist, dass die Schleifscheibe 11 an der Oberfläche einer Auflageplatte 35 der Schleifscheibenabziehvorrichtung 30 anliegt und gegen diese Auflageplatte 35 gedrückt wird (z.B. mit einer einstellbaren Kraft). Ein Ausführungsbeispiel der Schleifscheibenabziehvorrichtung 30 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf dieFig. 3 bis 6 näher erläutert. -
Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung der Schleifscheibenabziehvorrichtung 30 ausFig. 2 undFig. 4 ist eine korrespondierende Schnittansicht, welche die im Inneren des Gehäuses 31 der Abziehvorrichtung 30 befindlichen Komponenten zeigt. Es versteht sich, dass das Gehäuse 31 der Abziehvorrichtung 30 nicht notwendigerweise ein geschlossenes Gehäuse sein muss. Vielmehr wird unter einem Gehäuse jede mechanische Struktur verstanden, an der andere Bauteile der Abziehvorrichtung 30 direkt oder indirekt, beweglich oder unbeweglich montiert werden können. Das Gehäuse kann einen Rahmen aufweisen, an dem (bei einem zumindest teilweise geschlossenen Gehäuse) ein oder mehrere Abdeckungen befestigt sind. In den hier dargestellten Beispielen umfasst das Gehäuse 31 mehrere Teile, die mittels Schrauben verbunden sind. Es versteht sich, dass auch andere Verbindungstechniken wie z.B. Nieten, Rastverbindungen (Snap-In-Verbindungen), etc. herangezogen werden können. Die Form des Gehäuses kann, je nach Anwendung, auch anders gestaltet werden als bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen. Im dargestellten Beispiel weist das Gehäuse eine Basisplatte 310 mit Löchern 311 auf. Die Basisplatte 310 (und damit die gesamte Vorrichtung 30) kann mittels Schrauben (nicht dargestellt), die durch die Löcher 311 durchgesteckt sind, am Boden oder einer anderen Unterlage montiert werden. - Wie in
Fig. 3 zu sehen ist, weist die Auflageplatte 35, gegen die der Roboter bei einem Abziehvorgang die an der Schleifmaschine 10 montierte Schleifscheibe 11 drückt, eine Öffnung auf, durch die das Ende eines Auslöseelements 33 (trigger element) geführt ist. Das Ende des Auslöseelementes 33 ragt aus der Öffnung in der Auflageplatte 35 heraus, sodass das herausragende Ende des Auslöseelements 33 in die Öffnung hineingedrückt wird (sieheFig. 4 Anpresskraft FA), wenn bei einem Abziehvorgang die Schleifscheibe 11 gegen die Auflageplatte 35 gedrückt wird und plan an dieser anliegt. Die Öffnung kann auch als Schlitz ausgebildet sein. Es versteht sich, dass das Ende des Auslöseelementes 33 nicht notwendigerweise durch eine Öffnung in der Auflageplatte 35 verlaufen muss. Alternativ kann das Auslöseelement 33 auch neben der Auflageplatte angeordnet sein. Relevant ist lediglich, dass das Auslöseelement 33 derart angeordnet ist, dass es betätigt wird, wenn der Roboter die Schleifscheibe 11 gegen die Oberfläche der Auflageplatte 35 drückt. - Das Betätigen des Auslöseelements 33 (beim Andrücken der Schleifscheibe an die Auflageplatte 35) löst einen Mechanismus aus, der dazu führt, dass die Schleifscheibe 11 ihrem Rand zwischen der Auflageplatte 35 und einer Klemmplatte 34 eingeklemmt wird. Wenn der Roboter die Schleifmaschine 11 wieder von der Abziehvorrichtung 30 weg bewegt, wird die Schleifscheibe 11 von der Klemmplatte 34 festgehalten, während die Trägerplatte 12 der Schleifmaschine 10 von der Oberfläche der Auflageplatte 35 abgehoben wird. Durch das Abheben der Trägerplatte 12 wird die (eingeklemmte) Schleifscheibe 11 von der Trägerplatte abgelöst. Ein Beispiel für den erwähnten Mechanismus wird im Folgenden näher anhand von
Fig. 4 und5 beschrieben. - Wie in
Fig. 4 dargestellt ist die Klemmplatte 34 (allgemein als Klemmelement bezeichnet) an einem ersten Ende eines Kipphebels 342 (rocking lever) montiert, der mittels eines Gelenks 341 an einem Teil des Gehäuses 31 drehbar gelagert ist. Das heißt, der Kipphebel 342, der auch als Wippe (rocker) bezeichnet werden kann, kann um einen Drehpunkt (der durch das Gelenk 341 definiert ist) geschwenkt werden. Die Klemmplatte 34 (Klemmelement) kann z.B. mittels einer oder mehrerer Schrauben 342 an dem Kipphebel 341 befestigt sein. In anderen Ausführungsbeispielen können Klemmplatte 34 und Kipphebel 341 auch aus einem Stück gefertigt sein. In der inFig. 4 dargestellten Situation ist der Kipphebel 342 so positioniert (erste Position), dass die Klemmplatte 34 von der Auflageplatte 35 abgehoben ist. In der inFig. 5 dargestellten Situation ist der Kipphebel 342 so positioniert (zweite Position), dass die Klemmplatte 34 gegen die Oberfläche der Auflageplatte 35 gedrückt wird und eine Schleifscheibe (sofern sie korrekt auf der Auflageplatte 35 positioniert ist) zwischen Klemmplatte 35 und der Oberfläche der Auflageplatte 35 eingeklemmt wird. - Die Bewegung des Kipphebels 342 von der ersten Position (Klemme gelöst) in die zweite Position (Klemme festgezogen) wird durch ein Betätigen des Auslöseelementes 33 ausgelöst. In dem in
Fig. 4 und5 dargestellten Beispiel weist der Kipphebels 342 einen Anschlag 343 auf, der an einer korrespondierenden Auflagefläche des Auslöseelementes 33 anliegt. Das Auslöseelement 33 ist - ähnlich wie der Kipphebel 342 - schwenkbar an einem Teil des Gehäuses 31 gelagert (Drehgelenk 331) und wird mittels einer Feder 332 in eine Normalposition gedrückt, in der ein Ende des Auslöseelements 33 wie inFig. 4 dargestellt über die Oberfläche der Auflageplatte 35 hinaus ragt. In dieser Normalposition wirkt das Auslöseelement 33 als Sperrklinke (pawl), welche eine Bewegung des Kipphebels 342 in die zweite Position (Klemme festgezogen) verhindert. Indem der Anschlag 343 des Kipphebels 342 an dem (als Sperrklinke wirkenden) Auslöseelement 33 anliegt, wird die Bewegung der Kipphebels 342 blockiert. Wird das herausragende Auslöseelement 33 gegen die Federkraft der Feder 332 zur Oberfläche der Auflageplatte 35 hin gedrückt (beim Positionieren der Schleifscheibe auf der Auflageplatte 35), dann wird das Auslöseelement 33 so geschwenkt, dass der Anschlag 343 des Kipphebels 342 nicht mehr an dem Auslöseelement 33 anliegt und eine Bewegung des Kipphebels in die zweite Position nicht mehr blockiert wird. - In dem in
Fig. 4 und5 dargestellten Beispiel wird, wenn der Kipphebel 341 in der ersten Position ist (Klemme gelöst, Klinke blockiert Bewegung des Kipphebels), eine Vorspannkraft FB auf den Kipphebel 341 ausgeübt. Wenn das Auslöseelement 33 betätigt/bewegt wird, dann gibt die Klinke (Auslöseelement) den Kipphebel 341 frei und dieser schwenkt aufgrund der Vorspannkraft FB abrupt in die zweite Position, in der die Schleifscheibe geklemmt wird. Diese Situation ist inFig. 5 dargestellt. - Die erwähnte Vorspannkraft FB kann durch verschiedene Vorspannmechanismen bereitgestellt werden. In dem Beispiel aus
Fig. 4 und5 umfasst dieser Vorspannmechanismus einen Pneumatikzylinder 37, der zwischen einem zweiten Ende des Kipphebels 341 und einem Teil (z.B. Montagewinkel 311) des Gehäuses 31 angeordnet ist. Der Zylinder 37 ist über ein Gelenk 374 mit dem Montagewinkel 311 (der als Teil des Gehäuses gesehen werden kann) verbunden, und die Kolbenstange des in dem Zylinder angeordneten Kolbens 371 ist über ein Gelenk 373 mit dem zweiten Ende des Kipphebels 341 verbunden. Wenn der inFig. 4 und5 mit Vi bezeichnete Zylinderraum mit Druckluft beaufschlagt wird, dann erzeugt der Pneumatikzylinder 37 (mit dem dazugehörigen Kolben 371) die Vorspannkraft FB, welche den Kipphebel 341 beim Betätigen des Auslöseelements 33 in die zweite Position drückt und die Schleifscheibe 11 klemmt. - Wie erwähnt wird nach dem Einklemmen der Schleifscheibe 11 die Schleifmaschine 11 wieder von der Abziehvorrichtung wegbewegt, wodurch die (geklemmte) Schleifscheibe 11 von der Trägerscheibe 12 der Schleifmaschine abgezogen wird. Danach muss der Kipphebel 341 (und damit die Klemmplatte 34) wieder von der zweiten Position (Klemme festgezogen,
Fig. 5 ) in die erste Position (Klemme gelöst,Fig. 4 ) zurück bewegt werden. Diese Bewegung kann durch verschiedene Rückstellmechanismen bewerkstelligt werden. In dem inFig. 4 und5 dargestellten Beispiel wird der Rückstellmechanismus von dem Pneumatikzylinder 37 bereitgestellt. In diesem Fall sind Vorspannmechanismus und Rückstellmechanismus eine Einheit. Der Zylinder 37 kann ein doppeltwirkender Zylinder sein. Das heißt, wenn der inFig. 4 und5 mit V2 bezeichnete Zylinderraum mit Druckluft beaufschlagt wird, dann erzeugt der Pneumatikzylinder 37 eine rückstellende Kraft FR, die genau in die entgegengesetzte Richtung wirkt wie die Vorspannkraft FB. Die Rückstellkraft FR bewirkt eine Schwenkbewegung des Kipphebels 341 zurück in die erste Position, wodurch die Klemmung der Schleifscheibe gelöst wird. Die Feder 332 drückt das Auslöseelement 33 wieder in die Normalposition, sodass, wenn beim nächsten Abziehvorgang wieder die Vorspannkraft FB wirkt, die Bewegung des Kipphebels 341 wieder blockiert ist (wie inFig. 4 dargestellt). - Durch die Druckluftdüse 32 kann Luft mit hoher Geschwindigkeit auf Schleifscheibe 11 geblasen werden, sodass diese in Richtung des Prallblechs 312 geblasen wird und schließlich nach unten z.B. in einen Container fällt. Druckluftdüse 32 und Prallblech sind jeweils optional, können in der Praxis jedoch die Robustheit der Vorrichtung 30 verbessern. Der Rückstellmechanismus (z.B. das Umschalten der Druckluft vom Zylinderraum Vi auf den Zylinderraum V2) sowie das Ausblasen von Druckluft aus der Düse 32 kann von der Robotersteuerung (siehe
Fig. 1 , Steuerung 4) ausgelöst werden, da die Robotersteuerung ja "weiß" wann die Schleifmaschine 10 von der Abziehvorrichtung 30 wegbewegt wurde. Alternativ kann der Rückstellmechanismus auch durch das Zurückkippen des Auslöseelementes 33 in die Normalposition ausgelöst werden. Zu diesem Zweck könnte ein elektrischer Schalter mit dem Auslöseelement 33 gekoppelt sein, und ein Betätigen des elektrischen Schalters kann das Umschalten der Druckluft vom Zylinderraum Vi auf den Zylinderraum V2 sowie auch das Ausblasen von Druckluft aus der Düse 32 auslösen. Eine entsprechende Ventilsteuerung mit den zugehörigen Ventilen ist in den Figuren nicht dargestellt, da verschiedene Möglichkeiten der Implementierung der Ventilsteuerung im Bereich des fachmännischen Könnens liegen. - Manche Schleifscheiben haften auf der Trägerplatte 12 (siehe
Fig. 2 ) mittels einer Klebeschicht (adhesive layer). In diesen Fällen kann es passieren, dass die Schleifscheibe an der Klemmplatte 34 kleben bleibt. Um die Schleifscheibe jedoch zuverlässig (z.B. mittels aus der Düse 32 ausströmenden Druckluft) aus der Vorrichtung 30 entfernen zu können, können am Gehäuse 31 (direkt oder indirekt) ein oder mehrere Stifte 38 befestigt sein, die so angeordnet sind, dass eine an der Klemmplatte 34 festklebende Schleifscheibe 11 von der Klemmplatte 34 weg gedrückt wird, wenn diese zurück in die erste Position bewegt wird. Die Stifte sind inFig. 4 und5 zu dargestellt. In der zuFig. 5 gehörigen Draufsicht ausFig. 6 kann man erkennen, dass die Klemmplatte 34 kleine Ausnehmungen 38` aufweist, durch die die Stifte 38 hindurchstoßen, wenn die Klemmplatte 34 (von der Auflagefläche 35 weg) in die erste Position bewegt wird. Wenn bei dieser Bewegung eine Schleifscheibe an der Klemmplatte 34 haftet, dann wird diese am Ende der Bewegung von den Stiften 38 weggedrückt und soweit von der Klemmplatte 34 gelöst, dass die Druckluft die Schleifscheibe abtransportieren kann. - Um prüfen zu können, ob die von der Schleifmaschine 10 abgezogene Schleifscheibe tatsächlich aus der Abziehvorrichtung 30 abtransportiert wurde, kann die Abziehvorrichtung 30 einen Sensor 36 aufweisen. Der Sensor 36 ist in
Fig. 4-6 zu sehen und kann beispielsweise als Reflexlichtschranke ausgebildet sein. InFig. 6 ist auch der zur Lichtschranke 36 gehörige Reflektor 361 dargestellt. Der Sensor 36 (z.B. ein Modul mit einer Leuchtdiode und einer Fotodiode) und der Reflektor 361 sind so relativ zueinander positioniert, dass der von dem Sensor 36 ausgestrahlte Lichtstrahl von einer Schleifscheibe unterbrochen wird. Folglich kann der Sensor erkennen, ob die Schleifscheibe von der Druckluft abtransportiert wurde oder nicht. Falls nicht, können noch einmal ein oder mehrere Druckluftimpulse über die Düse 32 abgegeben werden. Haftet die Schleifscheibe dann immer noch an der Abziehvorrichtung kann z.B. ein Warnsignal ausgelöst werden. Der Sensor 36 muss nicht notwendigerweise als Lichtschranke ausgebildet sein. Da die Schleifscheiben meist eine bestimmte Farbe aufweisen, kann stattdessen auch ein optischer Farbsensor verwendet werden, um das Vorhandensein einer Schleifscheibe zu detektieren. Alternativ kann auch mittels eines oder mehrerer Sensoren überwacht werden, ob die Schleifscheibe unterhalb des Prallblechs 312 unten aus der Vorrichtung 30 herausfällt. - Es versteht sich, dass die Funktion des Klemmens der Schleifscheibe 11 zwischen Auflageplatte 35 und Klemmelement 34 (Klemmplatte) und das Auslösen der Bewegung des Klemmelements durch das Auslöseelement 33 auch auf andere Weise umgesetzt werden kann, als das bei dem Beispiel aus
Fig. 2-6 der Fall ist. Im Folgenden werden einige wichtige allgemeine Aspekte der Abziehvorrichtung 30 zusammen gefasst und auch weitere Ausführungsbeispiele diskutiert, bei denen gewisse Funktionen anders implementiert sind als bei dem Beispiel ausFig. 2-6 . - Ganz allgemein weist die Abziehvorrichtung eine Auflageplatte (siehe z.B.
Fig. 2 und6 , Auflageplatte 35) mit einer Oberfläche zum Ablegen einer Schleifscheibe 11 auf. Wie inFig. 2 dargestellt kann die Schleifscheibe 11 mit Hilfe eines Roboters auf der Oberfläche der Auflageplatte 35 platziert werden. Wie man z.B. inFig. 6 sehen kann, muss die Schleifscheibe 11 nicht vollständig auf der Oberfläche der Auflageplatte 35 aufliegen. Es genügt, wenn ein Teil der Schleifscheibe auf der Auflageplatte 35 aufliegt. Die Abziehvorrichtung weist weiter ein bewegliches Klemmelement auf (siehe z.B.Fig. 4 und5 , Klemmelement 34), welches in einer ersten Position in Bezug auf die Auflageplatte angehoben ist. Das heißt, in der ersten Position berührt das Klemmelement die Auflagefläche nicht. Des Weiteren weist die Abziehvorrichtung einen Aktor auf, der mit dem Klemmelement gekoppelt ist und der dazu ausgebildet ist, das Klemmelement in eine zweite Position zu bewegen, in der das Klemmelement so gegen die Auflageplatte gedrückt wird, dass die Schleifscheibe zwischen der Auflageplatte und dem Klemmelement eingeklemmt wird (sieheFig. 5 ). Mit dem Aktor ist ein Auslöseelement (direkt oder indirekt, je nach Aktor mechanisch oder elektrisch) derart gekoppelt, dass beim Betätigen des Auslöseelements der Aktor das Klemmelement von der ersten Position in die zweite Position bewegt. Das Auslöseelement überragt die Oberfläche der Auflageplatte, sodass das Auslöseelement mechanisch betätigt wird, wenn die (auf der Schleifmaschine montierte) Schleifscheibe auf der Oberfläche der Auflageplatte positioniert und an diese angerückt wird. - Im einfachsten Fall kann der Aktor eine vorgespannte Feder sein. Auch ein pneumatischer Aktor (pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit) kann wie eine gespannte Feder wirken, wenn er mit Druckluft belastet ist. In manchen Ausführungsbeispielen blockiert das Klemmelement, solange es nicht betätigt wurde, die Bewegung des Aktors (siehe
Fig. 4 , mit Druckluft vorgespannter Zylinder), welcher dann bei Betätigung des Auslöseelementes abrupt das Klemmelement von der ersten Position (Klemme gelöst) in die zweite Position (Klemme festgezogen) bewegt (sieheFig. 5 ). In diesem Fall ist das Auslöseelement ein rein mechanisches Maschinenelement, das im Wesentlichen die Funktion einer Klinke hat. Um das Klemmelement wieder in die erste Position zurück zu bewegen, kann ein Rückstellmechanismus vorgesehen sein. Wenn als Aktor ein doppelt wirkender Pneumatik-Zylinder verwendet wird, kann dieser auch eine Rückstellkraft erzeugen und entsprechend das Klemmelement in die erste Position zurück bewegen. Bei einem einfach wirkenden Pneumatik-Zylinder kann auch eine Feder die Rückstellkraft erzeugen, sodass die Feder das Klemmelement in die erste Position zurück bewegt, wenn der einfach wirkende Pneumatik-Zylinder druckfrei geschaltet wird. In dem erwähnten Beispiel, in dem der Aktor eine einfache vorgespannte Feder ist, kann die Rückstellkraft beispielsweise von einem Hubmagneten erzeugt werden, welcher die Feder wieder spannen kann. Auch eine Einheit aus zwei (einfach wirkenden) Pneumatik-Zylindern ist möglich, wobei ein Zylinder als (vorgespannter) Aktor dient, und der andere für die rückstellende Bewegung in die erste Position verantwortlich ist. - In anderen Ausführungsbeispielen muss der Aktor keine Vorspannkraft erzeugen, während die Bewegung des Aktors durch das Auslöseelement mechanisch blockiert ist. Stattdessen wird der Aktor aktiv angesteuert, um das Klemmelement von der ersten Position in die zweite Position zu bewegen, wenn das Auslöseelement betätigt wird, welches in diesem Fall auch ein elektrischer Schalter (z.B. ein Taster) sein kann, der wiederum so positioniert ist, dass er die Auflageplatte überragt und folglich "automatisch" betätigt wird, wenn die an der Schleifmaschine montierte Schleifscheibe auf der Oberfläche der Auflageplatte platziert wird. In diesem Fall kann der Aktor ein beliebiger Aktor (Elektromotor, Linearmotor, pneumatischer Aktor, Hubmagnet, etc.) sein, der dazu ausgebildet ist, das Klemmelement von der ersten Position in die zweite Position zu bewegen. Statt eines einfachen Schalters wie z.B. eines Tasters kann auch ein anderes Sensorelement verwendet werden, welches in der Lage ist, zu detektieren, dass eine Schleifscheibe auf der Auflageplatte platziert wurde.
- In den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Klemmelement an einem Ende eines Kipphebels montiert (siehe
Fig. 5 ). Es versteht sich, dass Klemmelement und Kipphebel auch ein integrales Bauteil sein können. In diesem Fall sind Klemmelement und Kipphebel aus einem Stück. Das Klemmelement kann als kleines Plättchen ausgebildet sein, das oben als Klemmplatte bezeichnet wurde. Das Klemmelement ist jedoch nicht notwendigerweise ein Plättchen, sondern kann auch z.B. durch mehrere kurze Stifte gebildet werden, die von dem Kipphebel abstehen und die Schleifscheibe gegen die Auflageplatte klemmen können. - Im Folgenden wird ein Beispiel eines Verfahrens zum Abziehen einer Schleifscheibe von einer an einem Manipulator montierten Schleifmaschine anhand des Flussdiagrams in
Fig. 7 zusammengefasst. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ausFig. 7 umfasst das Verfahren das Platzieren einer auf einer Schleifmaschine montierten Schleifscheibe auf einer Auflageplatte einer Abziehvorrichtung mittels eines Manipulators (vgl.Fig. 7 , Schritt S1). Diese Situation ist auch inFig. 4 dargestellt. Durch das Platzieren der Schleifscheibe auf der Auflageplatte wird auch ein Auslöseelement der Abziehvorrichtung betätigt (vgl.Fig. 4 , als Sperrklinke ausgebildetes Auslöseelement 33). Das Verfahren umfasst weiter das Einklemmen der Schleifscheibe zwischen der Auflageplatte und einem beweglichen Klemmelement (Fig. 7 , Schritt S2), welches als Reaktion auf das Betätigen des Auslöseelementes in Richtung der Auflageplatte gedrückt wird. Diese Situation ist auch inFig. 5 dargestellt. Anschließend wird die Schleifmaschine mittels des Manipulators angehoben, wodurch die eingeklemmte Schleifscheibe von einer Trägerscheibe der Schleifmaschine abgezogen wird (vgl.Fig. 7 , Schritt S3). - Anschließend kann das Klemmelement wieder angehoben werden, um die eingeklemmte Schleifscheibe freizugeben. Dabei kann es wie oben bereits erwähnt passieren, dass die Schleifscheibe an dem Klemmelement haften bleibt, was unerwünscht ist, weil der Abtransport der Schleifscheibe verhindert wird. Die Schleifscheibe kann in diesen Fällen mittels eines oder mehrerer Stifte (siehe
Fig. 5 , Stifte 38) abgelöst werden. Die Stifte 38 blockieren beim Anheben des Klemmelements die Bewegung der am Klemmelement haftenden Schleifscheibe, wodurch die Schleifscheibe von dem Klemmelement abgelöst wird. Der Stift oder die Stifte können an dem Gehäuse der Abziehvorrichtung so montiert sein, dass die Stifte beim Anheben des Klemmelements in eine oder mehrere Ausnehmungen (sieheFig. 6 , Ausnehmungen 38`) am Rand des Klemmelementes eindringen. Verschiedene weitere Aspekte des Verfahrens wurden bereits weiter oben in Bezug aufFig. 2-6 beschrieben, sodass, um Wiederholungen zu vermeiden, auf obige Beschreibung verwiesen wird.
Claims (14)
- Eine Vorrichtung, die folgendes aufweist:eine Auflageplatte (35) mit einer Oberfläche zum Ablegen einer Schleifscheibe (11);ein bewegliches Klemmelement (34), welches in einer ersten Position in Bezug auf die Auflageplatte (35) angehoben ist; undein Aktor (37), der mit dem Klemmelement (34) gekoppelt und der dazu ausgebildet ist, das Klemmelement (34) in eine zweite Position zu bewegen, in der das Klemmelement (34) so gegen die Auflageplatte (35) gedrückt wird, dass die Schleifscheibe (11) zwischen der Auflageplatte (35) und dem Klemmelement (34) eingeklemmt wird; gekennzeichnet durchein Auslöseelement (33) welches relativ zur Auflageplatte (35) derart angeordnet ist, dass das Auslöseelement (33) mechanisch betätigt wird, wenn die Schleifscheibe auf der Oberfläche der Auflageplatte (35) abgelegt und an diese angedrückt wird,wobei das Auslöseelement (33) und der Aktor (37) so gekoppelt sind, dass beim Betätigen des Auslöseelements (33) der Aktor (37) das Klemmelement (34) von der ersten Position in die zweite Position bewegt.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
wobei das Auslöseelement (33) die Oberfläche der Auflageplatte (35) überragt, sodass die Schleifscheibe (11), wenn sie auf der Oberfläche der Auflageplatte (35) platziert und an diese angedrückt wird, das Auslöseelement (33) betätigt. - Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2,wobei der Aktor (37) eine vorgespannte Feder oder ein vorgespannter pneumatischer oder elektrischer Aktor (37) ist, undwobei das Auslöseelement (33) dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Aktors (37) zu blockieren, und bei einer Betätigung des Auslöseelementes die Bewegung des Aktors (37) freizugeben..
- Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei das Klemmelement (34) an einem Kipphebel (342) montiert ist oder ein Teil des Kipphebels (342) ist. - Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Aktor mit dem Kipphebel (342) gekoppelt ist und der Kipphebel (342) den Aktor (37) und das Klemmelement (34) koppelt.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der Aktor ein doppelwirkender Pneumatik-Zylinder ist, der dazu ausgebildet ist, den Kipphebel (342) hin und her zu schwenken, wodurch das Klemmelement (34) in die zweite Position und wieder zurück in die erste Position bewegt wird.
- Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die weiter aufweist:
einen oder mehrere Stifte (38) die so angeordnet sind, dass bei der Bewegung des Klemmelements (34) in die erste Position eine daran haftende Schleifscheibe (11) gelöst wird. - Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, die weiter aufweist:
eine Druckluftdüse (32) zum Abgeben eines Druckluftstoßes in Richtung der Schleifscheibe (11). - Ein Verfahren, das folgendes umfasst:Platzieren einer auf einer Schleifmaschine (10) montierten Schleifscheibe (11) auf einer Auflageplatte (35) einer Abziehvorrichtung (30) mittels eines Manipulators (1), wobei durch das Platzieren der Schleifscheibe (11) auf der Auflageplatte (35) ein Auslöseelement (33) der Abziehvorrichtung (30) mechanisch betätigt wird;Einklemmen der Schleifscheibe (11) zwischen der Auflageplatte (35) und einem beweglichen Klemmelement (34), welches als Reaktion auf das Betätigen des Auslöseelementes in Richtung der Auflageplatte (35) gedrückt wird; undAnheben der Schleifmaschine (10) mittels des Manipulators (1), wodurch die eingeklemmte Schleifscheibe von einer Trägerscheibe (12) der Schleifmaschine abgezogen wird.
- Das Verfahren gemäß Anspruch 9, das weiter aufweist:Anheben des Klemmelements (34), um die eingeklemmte Schleifscheibe (11) freizugeben; undAblösen der Schleifscheibe (11) mittels eines oder mehrerer Stifte (38), welche - wenn die Schleifscheibe (11) an dem Klemmelement (34) haftet - beim Anheben des Klemmelements (34) die Bewegung der Schleifscheibe (11) blockieren, sodass die Schleifscheibe (11) von dem Klemmelement abgelöst wird.
- Das Verfahren gemäß Anspruch 9
wobei der Stift oder die Stifte (38) an einem Gehäuse der Abziehvorrichtung (30) so montiert sind, dass die Stifte beim Anheben des Klemmelements (34) in eine oder mehrere Ausnehmungen (38`) am Rand des Klemmelementes eindringen. - Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11,
wobei beim Betätigen des Auslöseelementes (33) die Bewegung eines vorgespannten Aktors (37) freigegeben wird, wodurch das Klemmelement (34) vom Aktor (37) zur Auflageplatte (35) hin bewegt wird und die Schleifscheibe (11) zwischen Auflageplatte (35) und Klemmelement (34) einklemmt. - Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12,
wobei ein Ende des Auslöseelements (33) die Oberfläche der Auflageplatte (35) überragt, sodass die Schleifscheibe (11), wenn sie auf der Oberfläche der Auflageplatte (35) platziert und an diese angedrückt wird, das Auslöseelement (33) betätigt. - Das Verfahren gemäß Anspruch 13,
wobei das Auslöseelement (33) eine Sperrklinke oder ein Taster ist.
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