RÖMER, Siegfried (Alte Triftstr. 23b, Schorfheide, 16244, DE)
WOCHNER, Frank (Konrad-Buhmann-Str. 1, Ratshausen, 72365, DE)
EDLING, Karsten (Gregoroviusweg 32, Berlin, 10318, DE)
BÖTTGER, Andreas (Pablo-Neruda-Str. 18, Berlin, 10318, DE)
SVIATOSLAV, Fisun (Kaulsdorfer Str. 297, Berlin, 12555, DE)
SCHIMKO, Richard (An der Schule 21, Berlin, 12623, DE)
RÖMER, Siegfried (Alte Triftstr. 23b, Schorfheide, 16244, DE)
WOCHNER, Frank (Konrad-Buhmann-Str. 1, Ratshausen, 72365, DE)
EDLING, Karsten (Gregoroviusweg 32, Berlin, 10318, DE)
BÖTTGER, Andreas (Pablo-Neruda-Str. 18, Berlin, 10318, DE)
SVIATOSLAV, Fisun (Kaulsdorfer Str. 297, Berlin, 12555, DE)
| Patentansprüche: 1. Verarbeitungsautomat in Modulbauweise zur Prozessierung von Kleinteilen, wobei der Verarbeitungsautomat umfasst: ein Hauptmodul mit einem in wenigstens vier Achsen gesteuertem Umsetzersystem mit einem Umsetzerkopf zur Fassung und Umsetzung der Kleinteile innerhalb des Verarbeitungsautomaten und einer Vielzahl Anschlüsse für eine elektrische und mechanische Verbindung einer Vielzahl austauschbarer Einzelmodule mit dem Hauptmodul; mindestens zwei angeschlossene austauschbare Einzelmodule, wobei ein jeweiliges der Einzelmodule eine definierte Übergabeposition zur Übernahme und/oder Übergabe des Kleinteils hat und das Umsetzersystem eine Hauptsteuereinheit aufweist, die ausgebildet ist, eine jeweilige Übergabeposition in Form von Daten zu speichern und den Umsetzerkopf derart zu steuern, dass dieser eine jeweilige Übergabeposition zur Übernahme und/oder Übergabe anfährt und ein jeweiliges der Einzelmodule eine von einer Hauptsteuereinheit des Verarbeitungsautomaten unabhängige Einzelsteuereinheit zur Steuerung einer Verarbeitung des Kleinteils am jeweiligen Einzelmodul aufweist. 2. Verarbeitungsautomaten nach Anspruch 1 , umfassend folgende Einzelmodule: ein Eingabemodul, das ausgebildet ist, die zu verarbeitende Kleinteile zu empfangen und aufeinanderfolgend auf einer Übergabefläche für ein Fassen durch den Umsetzerkopf bereitzustellen; ein Bildverarbeitungsmodul, das ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Position des vom Umsetzerkopf gefassten Kleinteils Positionsdaten zu ermitteln und an die Hauptsteuereinheit des Umsetzersystems weiterzuleiten, wobei die Hauptsteuer- einheit ausgebildet ist, auf einen Empfang der ermittelten Positionsdaten hin eine Ausrichtung des Umsetzerkopfes zu veranlassen. Verarbeitungsautomaten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend folgende Einzelmodule: ein Messmodul, das ausgebildet ist, einen Messwert eines Messparameters eines jeweiligen Kleinteils zu ermitteln; und ein Aussortiermodul für auszusortierende Kleinteile und ein Ausgabemodul für einzusortierende Kleinteile, wobei das Umsetzersystem ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Messwertes des Messparameters wahlweise ein einer Vielzahl Aufnahmeelemente des Ausgabemoduls mit dem gefassten Kleinteil zu bestücken oder das gefasste Kleinteil dem Aussortiermodul des Verarbeitungsautomaten zu übergeben. Verarbeitungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlüsse für die elektrische und mechanische Verbindung der Vielzahl Einzelmodule mit dem Hauptmodul Anschlüsse eines einzigen Typs sind. Verarbeitungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein als Einzelmodul ausgeführtes Prüfmodul, das ausgebildet ist, das gefasste Kleinteil zu prüfen und einen Prüfwert in Abhängigkeit der Prüfung bereitzustellen. Verarbeitungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Umsetzerkopf ausgebildet ist, das bereitgestellte Kleinteil durch Ansaugen zu fassen. Verarbeitungsautomat nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Eingabemodul ausgestaltet ist, die zu sortierenden Kleinteile über eine Vielzahl einzelner erster Träger einer Bauart zu empfangen und die Kleinteile eines ersten Trägers jeweils nacheinander auf der Übergabefläche auszugeben und damit die ersten Träger aufeinanderfolgend zu entleeren. Verarbeitungsautomat nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Aussortiermodul ausgestaltet ist, die aussortierten Kleinteile in einer Vielzahl einzelner zwei- ter Träger einer Bauart zu lagern und die zweiten Träger aufeinanderfolgend zu bestücken. 9. Verarbeitungsautomat nach einem der Ansprüche 3 bis 8, umfassend eine Vielzahl Aussortiermodule, wobei das Umsetzersystem ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Messwertes und/oder des Prüfwertes wahlweise ein der Vielzahl Aufnahmeelemente des Ausgabemoduls mit dem gefassten Kleinteil zu bestücken oder das ge- fasste Kleinteil einem der Vielzahl Aussortiermodule zu übergeben. 10. Verarbeitungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Umsetzerkopf eine Vielzahl Saugköpfe zum Fassen einer Vielzahl bereitgestellter Kleinteile umfasst. 11. Verarbeitungsautomat nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei das Prüfmodul des Umsetzerkopfes ausgebildet ist, den Prüfwert an ein oder mehrere Einzelsteuerungen eines oder mehrerer Einzelmodule des Verarbeitungsautomaten zu übermitteln. 12. Verarbeitungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zwei oder mehr Umsetzerköpfe. 13. Verarbeitungsautomat nach einem der Ansprüche 2 bis 11 , wobei das Bildverarbeitungsmodul in Kommunikation mit mindestens einem weiteren Einzelmodul des Verarbeitungsautomaten steht und das mit dem Bildverarbeitungsmodul verbunde- ne Einzelmodul ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Positionsdaten und/oder in Abhängigkeit von weiteren vom Bildverarbeitungsmodul ermittelten Daten eine Annahmefläche ausrichten. 14. Verarbeitungsautomat nach einem der Ansprüche 3 bis 13, bei dem das Messmodul eine Kontaktierfassung mit einer Vielzahl Einzelfassungen umfasst, wobei eine jeweilige Einzelfassung mit einer Messvorrichtung verbunden ist. 15. Verarbeitungsautomat nach einem der Ansprüche 3 bis 13, bei dem Ausgabemodul ein Kamerasystem zur Prüfung des bestückten Aufnahmeelementes umfasst. 16. Verarbeitungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verarbeitungsautomat ausgestaltet ist, um in eine Fertigungslinie für die Kleinteile integriert zu werden. |
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verarbeitungsautomaten zur Prozessierung von Kleinteilen. Der Verarbeitungsautomat ist in Modulbauweise konzipiert und weist eine Vielzahl Anschlüsse für eine mechanische und elektrische Verbindung einer Vielzahl von austauschbaren Einzelmodulen mit dem Verarbeitungsautomaten auf. Oberhalb der meisten der Vielzahl Einzelmodule ist ein als Hauptmodul ausgebildetes und in wenigstens in zwei Achsen gesteuertes Umsetzersystem zur Fassung und Umsetzung des Kleinteils innerhalb des Verarbeitungsautomaten angeordnet.
Im Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung bezeichnet ein Kleinteil insbesondere einen körperlichen Gegenstand mit einer Größe zwischen etwa 2 mm x 2 mm bis etwa 56 mm x 56 mm. Bei den produzierten Kleinteilen kann es sich beispielsweise um elektronische Bauelemente, wie Chips, Sensoren, integrierte Schaltungen, Halbleiterschalter, passive Bauelemente wie Widerstände, Spulen, Kondensatoren handeln, aber auch um Lebensmittel, Pharmaerzeugnisse, wie Pillen oder Tabletten, Kleinspielzeuge, Batterien, wie Membranbrennstoffzellen und dergleichen weitere. Mit„Prozessierung" ist im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung eine Prozessierung jegliche Form von Verarbeitung bzw. Weiterverarbeitung von Kleinteilen gemeint, wie beispielsweise eine Sortierung, die Durchführung eines Produktionsschrittes, eine Zusammenfügung zweier oder mehrere Kleinteile zu einem verbundenen Klein- teil, eine Verpackung eines Kleinteils, eine Vermessung eines Kleinteils und dergleichen weitere.
Vorrichtungen zur Prozessierung oben beschriebener Kleinteile sind grundsätzlich bekannt.
Ein der vorliegenden Erfindung zugrundeliegendes technisches Problem ist es, einen verbesserten Verarbeitungsautomaten bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird das technische Problem gelöst für einen Verarbeitungsautomaten in Modulbauweise zur Prozessierung von Kleinteilen. Der Verarbeitungsautomat umfasst ein Hauptmodul mit - einem wenigstens in vier Achsen gesteuertem Umsetzersystem mit einem
Umsetzerkopf zur Fassung und Umsetzung der Kleinteile innerhalb des Verarbeitungsautomaten und einer Vielzahl Anschlüsse für eine elektrische und mechanische Verbindung einer Vielzahl austauschbarer Einzelmodule mit dem Hauptmodul; - mindestens zwei angeschlossene austauschbare Einzelmodule, wobei ein jeweiliges der Einzelmodule eine definierte Übergabeposition zur Übernahme und/oder Übergabe des Kleinteils hat und das Umsetzersystem eine Hauptsteuereinheit aufweist, die ausgebildet ist, eine jeweilige Übergabeposition in Form von Daten zu speichern und den Umsetzerkopf derart zu steuern, dass dieser eine jeweilige Über- gabeposition zur Übernahme und/oder Übergabe anfährt und ein jeweiliges der Einzelmodule eine von einer Hauptsteuereinheit des Verarbeitungsautomaten unabhängige Einzelsteuereinheit zur Steuerung einer Verarbeitung des Kleinteils am jeweiligen Einzelmodul aufweist.
Der erfindungsgemäße Verarbeitungsautomat zeichnet sich durch eine hohe Adaptier- barkeit aus. Aufgrund der Modulbauweise des Verarbeitungsautomaten müssen bei sich ändernden Anforderungen, beispielsweise aufgrund eines neuen Kleinteiltyps oder aufgrund eines neuen und/oder geänderten Verarbeitungsschrittes, nicht alle Einzelmodule ausgewechselt werden, sondern es ist in den meisten Fällen ausreichend, dass eines der Vielzahl Einzelmodule und/oder die Hauptsteuereinheit des Verarbeitungsautomaten auf die neuen Anforderungen angepasst wird. Wird beispielsweise ein Einzelmodul ausgetauscht, so muss in der Hauptsteuereinheit lediglich die neue Übergabeposition gespeichert werden.
Ein weiterer Vorteil des Verarbeitungsautomaten ist, dass die Einzelmodule beliebig angeordnet sein können. Zweckmäßig sind sie jedoch so angeordnet, dass der Umsetzerkopf auf möglichst kurzen Wegen verfährt. Bevorzugt sind die Einzelmodule unterhalb des Umsetzersystems angeordnet.
Die Einzelmodule des Verarbeitungsautomaten sind aufgrund der Einzelsteuereinheiten dezentral gesteuert. Ein jeweiliges Einzelmodul hat eine von der Hauptsteuereinheit des Umsetzersystems unabhängige Einzelsteuerung. Ein Einzelmodul ist somit autark und führt nach Übernahme eines Kleinteils eine jeweils vorgesehen Prozessierung des Kleinteils selbsttätig und unabhängig vom Hauptmodul durch.
Die Einzelmodule stehen damit mit dem Umsetzersystem nur insoweit in Kommunikation, als für ein jeweiliges Einzelmodul eine Verweilzeit des Kleinteils bzw. ein Übergabezeitpunkt definiert ist und ein jeweiliges Einzelmodul Daten an die Hauptsteuereinheit übermittelt, die für den weiteren Verfahrweg des Umsetzerkopfes relevant sind. Dadurch ergibt sich ein hoher Freiheitsgrad bei der Gestaltung und Steuerung eines jeweiligen Einzelmoduls.
Der erfindungsgemäße Verarbeitungsautomat ist damit derart konzipiert, dass das Umsetzersystem ein Kleinteil von Einzelmodul zu Einzelmodul befördert und einen jeweiligen Bearbeitungsvorgang im Einzelmodul nicht steuert, sondern abhängig vom Ergebnis der jeweiligen Bearbeitung im Einzelmodul den weiteren Beförderungsweg wählt. Der Trans- port und die Ausrichtung eines Kleinteils über das Umsetzersystem erfolgt in insgesamt vier Achsen, nämlich in den orthogonalen Richtungen x, y und z sowie in einer Drehrichtung- #.
Bevorzugt ist der Verarbeitungsautomat derart ausgestaltet, dass er sich nach der Rüs- tung mit Einzelmodulen und nach einem manuellen Einfahren automatisch kalibriert.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verarbeitungsautomaten beschrieben. Die zusätzlichen Merkmale der weiteren Ausführungsbeispiele können zur Bildung neuer Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, sofern sie nicht ausdrücklich als alternativ zueinander beschrieben sind. Bevorzugt umfasst der Verarbeitungsautomat folgende Einzelmodule: ein Eingabemodul, das ausgebildet ist, die zu verarbeitende Kleinteile zu empfangen und aufeinanderfolgend auf einer Übergabefläche für ein Fassen durch den Umsetzerkopf bereitzustellen; ein Bildverarbeitungsmodul, das ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Position des vom Umsetzerkopf gefassten Kleinteils Positionsdaten zu ermitteln und an die Hauptsteuereinheit des Umsetzersystems weiterzuleiten, wobei die Hauptsteuereinheit ausgebildet ist, auf einen Empfang der ermittelten Positionsdaten hin eine Ausrichtung des Umsetzerkopfes zu veranlassen.
Aufgrund des Bildverarbeitungsmoduls ist der erfindungsgemäße Verarbeitungsautomat nicht auf speziell zur Ausrichtung des zu sortierenden Kleinteils ausgewiesene mechanische Mittel angewiesen. Ein durch das Eingabemodul auf der Übergabefläche bereitgestelltes Kleinteil muss somit nicht durch mechanische Stellmittel ausgerichtet werden, bevor es durch den Umsetzerkopf gefasst wird. Dies hat den Vorteil, dass zum einen eine mögliche Beschädigung des Kleinteils durch mechanische Ausrichtung, beispielsweise mittels Greifern, ausgeschlossen ist und zum anderen keine zusätzliche Verarbeitungszeit beansprucht wird, was einer hohen Durchsatzrate des Verarbeitungsautomaten entgegenstehen würde. Stattdessen wird das bereitgestellte Kleinteil vom Umsetzerkopf gefasst und in eine Position transportiert, von der aus das Bildverarbeitungsmodul die Positionsdaten des gefassten Kleinteils ermittelt und an die Hauptsteuereinheit des Umsetzersystems weiterleiten kann. Das Umsetzersystem richtet auf den Empfang der ermittelten Positionsdaten hin die Stellung des Umsetzerkopfes und damit eine Relativposition des gefassten Kleinteils zu den übrigen Einzelmodulen des Verarbeitungsautomaten aus. Eine zusätzliche Kontaktierung zur Ausrichtung des Kleinteils entfällt damit.
Bevorzug dient der Verarbeitungsautomat einer Sortierung von Kleinteilen und umfasst folgende Einzelmodule: ein Messmodul, das ausgebildet ist, einen Messwert eines Messparameters eines jeweiligen Kleinteils zu ermitteln; und ein Aussortiermodul für auszusortierende Kleinteile und ein Ausgabemodul für einzusortierende Kleinteile, wobei das Umsetzersystem ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Messwertes des Messparameters wahlweise ein einer Vielzahl Aufnahmeelemente des Ausgabemoduls mit dem gefassten Kleinteil zu bestücken oder das gefasste Kleinteil dem Aussortiermodul des Verarbeitungsautomaten zu übergeben.
Das Messmodul bestimmt einen Messwert eines oder mehrerer Messparameter des, bevorzugt ausgerichteten, Kleinteils. Je nachdem, nach welchem Kriterium die Kleinteile sortiert werden sollen, ist der Messparameter bestimmt. In Betracht kommt eine Vielzahl verschiedener Messparameter, beispielsweise ein elektrischer Messparameter, wie die Leitfähigkeit, ein chemischer Messparameter, ein optischer Messparameter und/oder ein weiterer physikalischer Messparameter und/oder ein räumliches Maß des Kleinteils.
In Abhängigkeit des Messwertes wird das Kleinteil vom Umsetzersystem wahlweise im Aussortiermodul aussortiert oder das Ausgabemodul mit dem Kleinteil bestückt. Dadurch, dass der Verarbeitungsautomat ein Ausgabemodul mit einer Vielzahl Aufnahmeelemente umfasst, ist es möglich, dem Verarbeitungsautomaten während des Betriebes ein vollständig bestücktes Aufnahmeelement zu entnehmen, während ein nicht vollständig bestücktes Aufnahmeelement weiter bestückt wird. Dadurch werden Stillstandzeiten des Verarbeitungsautomaten weitestgehend vermieden. Bevorzugt bestückt das Umsetzersystem die Vielzahl Aufnahmeelemente nacheinander.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verarbeitungsautomaten sind die Anschlüsse für die elektrische und mechanische Verbindung der Vielzahl Einzelmodule mit dem Hauptmodul Anschlüsse eines einzigen Typs, also miteinander identisch. Dies hat den Vorteil, dass die Adaptierbarkeit des Verarbeitungsautomaten weiter erhöht ist. Jedes Einzelmodul kann prinzipiell an jedem Anschluss des Verarbeitungsautomaten angeschlossen werden. Der mechanische Anschluss ist beispielsweise durch einen Steckan- schluss realisiert. Das Verbinden eines Einzelmoduls mit dem Hauptmodul erfolgt beispielsweise durch Einschieben des Einzelmoduls über Schienen und Ausrichten des Einzelmoduls über Ausrichtelemente sowie anschließendem Verschrauben mit dem Hauptmodul. Die Schienen und Ausrichtelemente sind dabei entweder im Hauptmodul oder an einem jeweiligen Einzelmodul angebracht. Da der jeweilige Übergabepunkt noch Montage eines Einzelmoduls individuell eingemessen wird, muss das Ausrichten keinen hohen Anforderungen an örtlicher Genauigkeit genügen. Die elektrische Anschluss umfasst beispielsweise Stecker für standardisierte Datenkabel und Stromversorgungskabel, wie USB- (Universal Serial Bus), Ethernet-, LAN- (Local Area Network), 12 V -, 24 V, 230 V Stecker. Somit entfallen spezielle Einsteckkarten und dergleichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verarbeitungsautomaten umfasst der Verarbeitungsautomat ein als Einzelmodul ausgeführtes Prüfmodul, das ausgebildet ist, das gefasste Kleinteil zu prüfen und einen Prüfwert in Abhängigkeit der Prüfung bereitzustellen. In einer Ausführungsform ist dieses Einzelmodul am Umsetzerkopf angebracht. Dies hat den Vorteil, dass das gefasste Kleinteil während des Transportes von einem Einzelmodul zu einem anderen Einzelmodul vom Prüfmodul geprüft wird, wodurch die Schnelligkeit des Verarbeitungsautomaten erhöht ist. Zweckmäßigerweise ist das Umsetzersystem ausgebildet, den Verfahrweg des Umsetzerkopfes in Abhängigkeit des vom Prüfmodul bereitgestellten Prüfwertes zu wählen.
Bevorzugt ist das Prüfmodul ausgebildet, eine optische Prüfung des gefassten Kleinteils zu vollziehen. Dazu ist das Prüfmodul bevorzugt als zweites Bildverarbeitungsmodul ausgebildet, das unterhalb des Umsetzersystems im Hauptmodul befestigt ist. Bevorzugt ist das zweite Bildverarbeitungsmodul ausgebildet, ein Bild des gefassten Kleinteils durch eine Vermessung des gefassten Kleinteils mittels Laserstrahlen zu generieren.
In einer Ausführungsform ist die optische Prüfung eine Koplanaritätsprüfung. Bei einer Koplanaritätsprüfung überprüft das Prüfmodul Oberflächeneigenschaften des gefassten Kleinteils. Im Falle eines Kleinteils in Form eines elektronischen Bauelementes mit einer Vielzahl Kontaktstifte prüft das Prüfmodul beispielsweise, ob die Vielzahl Kontaktstifte eine einzige Ebene definieren und/oder welchen Abstand die von den Kontaktstiften definierte Ebene von einer Oberfläche des gefassten elektronischen Bauelements hat. Die Eigenschaften, dass die Kontaktstifte eines elektronischen Bauelementes eine einzi- ge Ebene definieren und dass diese Ebene einen bestimmten Mindestabstand zur Oberfläche des elektronischen Bauelements hat, sind Voraussetzung für eine spätere Lötbar- keit des elektronischen Bauelementes.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verarbeitungsautomaten ist der Umsetzerkopf ausgebildet, das bereitgestellte Kleinteil durch Ansaugen zu fassen. Dies erhöht die Adaptierbarkeit des Verarbeitungsautomaten, da für den Umsetzerkopf zunächst nicht relevant ist, welche Dimensionen das bereitgestellte Kleinteil aufweist. Durch die Fassung des Kleinteils mittels Ansaugen ist eine mechanische Beanspruchung des Kleinteils gering, da keine mechanischen Greifer das Kleinteil, beispielsweise durch Klemmen, einspannen müssen. Damit ist auch die Gefahr, dass das Kleinteil durch die Fassung des Umsetzerkopfes beschädigt wird, reduziert. Zum Erzeugen eines Unterdrucks für das Ansaugen des Kleinteils umfasst der Verarbeitungsautomat bevorzugt einen Vakuumanschluss für ein Vakuumanschlusssystem des Aufstellungsortes des Verarbeitungsautomaten. In einer anderen Ausführungsform umfasst der Verarbeitungsautomat eine eigene Vakuumpumpe oder Venturi-Düsen direkt an den beiden Umsetzerköpfen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verarbeitungsautomaten ist das Eingangsmodul ausgestaltet, die zu sortierenden Kleinteile über eine Vielzahl einzelner erster Träger einer Bauart zu empfangen und die Kleinteile eines ersten Trägers jeweils nacheinander auf der Übergabefläche auszugeben und damit die ersten Träger aufeinanderfolgend zu entleeren. Dadurch ist die Dauerbetriebsfähigkeit des Verarbeitungsautomaten verbessert. Ein Bediener des Verarbeitungsautomaten kann entleerte erste Träger dem Verarbeitungsautomaten entnehmen und durch vollständig bestückte erste Träger ersetzen, ohne dass dabei der Verarbeitungsautomat den Betrieb zur Sortierung der Kleinteile bzw. das betroffene Einzelmodul seinen Betrieb unterbrechen muss.
Zweckdienlicher Weise ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verarbeitungsautomaten das Aussortiermodul ausgestaltet, die aussortierten Kleinteile in einer Vielzahl einzelner zweiter Träger einer Bauart zu lagern und die zweiten Träger aufeinanderfolgend zu bestücken. Dadurch ist ebenfalls die Dauerbetriebsfähigkeit des Verarbeitungsautomaten verbessert. Ein Bediener des Verarbeitungsautomaten kann während des Betriebes des Verarbeitungsautomaten vollständig bestückte zweite Träger durch leere zweite Träger ersetzen. Die ersten Träger für die zu sortierenden Kleinteile und die zweiten Träger für die aussortierten Kleinteile können identisch oder verschieden sein. Beispielhafte Vertreter für Träger von Kleinteilen sind ein Gurt, ein Einzel- oder Multistick, eine Palette, ein Magazin und dergleichen mehr.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Verarbeitungsautomat eine Vielzahl Aussortiermodule, wobei das Umsetzersystem ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Messwertes und/oder des Prüfwertes wahlweise eines der Vielzahl der Aufnahmeelemente des Ausgabemoduls mit dem gefassten Kleinteil zu bestücken oder das gefass- te Kleinteil einem der Vielzahl Aussortiermodule zu übergeben. Somit ist der Verarbeitungsautomat ausgebildet, auszusortierende Kleinteile in Abhängigkeit ihres Fehlers einzuteilen, beispielsweise in behebbare und nicht behebbare Fehlerklassen. Für den Produzenten des Kleinteils ist es erheblich zu wissen, mit welcher Rate bestimmte Fehler auftreten und zu urteilen, wie mit einem fehlerbehafteten Kleinteil weiter zu verfahren ist. Manche fehlerbehafteten Kleinteile können repariert werden, andere eignen sich zwar nicht für die prädestinierte, jedoch vielleicht für eine andere Aufgabe und wiederum andere fehlerbehaftete Kleinteile finden keine weitere Verwendung und müssten vernichtet werden.
Zur Steigerung der Durchsatzrate des Verarbeitungsautomaten umfasst der Umsetzerkopf des Verarbeitungsautomaten in einer bevorzugten Ausführungsform eine Vielzahl Saugköpfe zum Fassen einer Vielzahl bereitgestellter Kleinteile.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verarbeitungsautomaten ist das Prüfmodul des Umsetzerkopfes ausgebildet, den Prüfwert an ein oder mehrere Einzelsteuerungen eines oder mehrerer Einzelmodule des Verarbeitungsautomaten zu übermitteln. Dies hat den Vorteil, dass das Einzelmodul bzw. die Einzelmodule, an das bzw. die der Prüfwert übermittelt worden ist, sich auf den Empfang des Kleinteils einstellen kann bzw. können. Beispielsweise prüft das Prüfmodul den Typ des gefassten Kleinteils und übermittelt den ermittelten Typ als Prüfwert an das Messmodul. Zur Vorbereitung der Messung des gefassten Kleinteils richtet das Messmodul beispielsweise in Abhängigkeit des Typs die Messfassung für den Empfang des gefassten Kleinteils aus.
Zur Erzielung einer hohen Durchsatzrate umfasst der Verarbeitungsautomat in einer bevorzugten Ausführungsform zwei oder mehr Umsetzerköpfe. Bevorzugt bestücken die zwei Umsetzerköpfe versetzt zueinander eines der Vielzahl der Aufnahmeelemente des Ausgabemoduls, bis dieses vollständig gefüllt ist. Zwei Umsetzerköpfen bearbeiten folglich räumlich und zeitlich versetzt zueinander denselben Raum. Bevorzugt verfährt jeweils ein Umsetzerkopf auf einer eigenen Umsetzerachse des Umsetzersystems. Ist ein Aufnahmeelement des Ausgabemoduls vollständig gefüllt, so bestücken die Umsetzerköpfe das nächste leere Aufnahmeelement. Ein vollständig gefülltes Aufnahmeelement kann einen Bediener des Verarbeitungsautomaten durch ein leeres Aufnahmeelement ersetzen, ohne dass der Betrieb des Verarbeitungsautomaten dabei unterbrochen werden muss. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Aufnahmeelemente Gurte. In dieser Ausführungsform umfasst der Verarbeitungsautomat bevorzugt eine außerhalb einer Umhausung des Verarbeitungsautomaten befestigte Abwickelhaspeleinheit mit mindestens zwei Leergurten. Die Leergurte sind mittig durch den Verarbeitungsautomaten einer Aufwickelhaspeleinheit mit mindestens zwei Aufwickelspulen zugeführt.
In einer weiteren Ausführungsform des Verarbeitungsautomaten steht das Bildverarbeitungsmodul in Kommunikation mit mindestens einem weiteren Einzelmodul des Verarbeitungsautomaten. Das mit dem Bildverarbeitungsmodul verbundene Einzelmodul ist dabei vorteilhafterweise ausgebildet, in Abhängigkeit der Positionsdaten und/oder in Abhängigkeit von weiteren vom Bildverarbeitungsmodul ermittelten Daten eine Annahmefläche auszurichten. Dadurch ist die Durchsatzrate des Verarbeitungsautomaten erhöht. Bevorzugt ist das Bildverarbeitungsmodul ausgebildet, den Typ des gefassten Kleinteils zu ermitteln und an das Messmodul weiterzuleiten. In dieser Ausführungsform ist das Messmodul ausgebildet, auf den Empfang der vom Bildverarbeitungsmodul ermittelten Daten eine Kontaktierfassung des Messmoduls auszurichten.
Zur Sortierung einer Vielzahl verschiedener Kleinteile umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform des Verarbeitungsautomaten das Messmodul eine Kontaktierfassung mit einer Vielzahl Einzelfassungen, wobei eine jeweilige Einzelfassung mit einer Messvorrichtung verbunden ist.
Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit umfasst das Ausgabemodul in einer bevorzugten Ausführungsform des Verarbeitungsautomaten ein Kamerasystem zur Prüfung des bestückten Aufnahmeelementes. Beispielsweise überprüft das Kamerasystem die Lage eines Kleinteils in einer Gurttasche, bevor die Gurttasche mit einem Abdeckband durch eine Verschweißeinheit des Ausgabemoduls verschlossen wird. Im Falle einer fehlerhaften Lage übermittelt das Ausgabemodul ein Fehlersignal an das Umsetzersystem des Verarbeitungsautomaten. Auf den Empfang eines solchen Fehlersignals korrigiert das Umsetzersystem die Lage des Kleinteils. In einer weiteren Ausführungsform prüft das Kamerasystem des Ausgabemoduls optische Eigenschaften, wie beispielsweise eine Beschriftung des Kleinteils im Aufnahmeelement. Im Falle von von Soll-Eigenschaften abweichenden optischen Eigenschaften des Kleinteils übermittelt das Kamerasystem ein zweites Fehlersignal an das Umsetzersystem des Verarbeitungsautomaten. Auf den Empfang eines zweiten Fehlersignals hin sortiert das Umsetzersystem das fehlerhafte Kleinteil aus.
In allen der vorgenannten Ausführungsbeispiele ist der Verarbeitungsautomat bevorzugt ausgestaltet, um in eine Fertigungslinie für die Kleinteile integriert zu werden. In einer Ausführungsform bildet der Verarbeitungsautomat das letzte Glied der Fertigungslinie, das innerhalb der Fertigungslinie die produzierten Teile aufnimmt, prüft und in Abhängigkeit des Prüfergebnisses sortiert. In einer anderen Ausführungsform ist der Verarbeitungsautomat als Durchlaufanlage innerhalb der Fertigungslinie integriert. In dieser Ausführungsform werden die produzierten Kleinteile von dem Verarbeitungsautomaten sortiert und die sortieren bzw. aussortierten Teile weiter innerhalb der dem Verarbeitungsautomaten nachgelagerten Fertigungslinie weiterverarbeitet. Die Zufuhr und der Abtransport der produzierten bzw. sortierten bzw. aussortierten Kleinteile erfolgt bevorzugt quer zur Hauptbewegungsrichtung des Umsetzersystems des Verarbeitungsautomaten. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung der Zeichnungen erläutert. Es zeigen
Figur 1 : Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verarbeitungsautomaten in Gestalt eines Universalgurters in einer Gesamtansicht,
Figur 2 A: eine Ausführungsform des Eingabemoduls, Figur 2 B: einen ersten Träger in Gestalt eines Multisticks,
Figur 3 A: die Trägereinheit für die Umsetzerköpfe einer bevorzugten Ausführungsform des Umsetzersystems des Verarbeitungsautomaten,
Figur 3 B: eine bevorzugte Ausführungsform des Umsetzerkopfes, Figur 4: eine bevorzugte Ausführungsform des Bildverarbeitungsmoduls,
Figur 5: eine bevorzugte Ausführungsform des Messmoduls,
Figur 6: eine bevorzugte Ausführungsform des Ausgabemoduls,
Figur 7: die Abwickelhaspeleinheit einer bevorzugten Ausführungsform des Verarbei- tungsautomaten und
Figur 8: eine bevorzugte Ausführungsform des Aussortiermoduls.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verarbeitungsautomaten in Form eines Universalgurters 100 in Modulbauweise zur Sortierung von Kleinteilen. Der Universalgurter 100 ist ausgebildet, ein produziertes Kleinteil, wie beispiels- weise eine integrierte elektronische Schaltung, über ein Eingabemodul 110 aufzunehmen, mit Hilfe eines Umsetzersystems 120 zu fassen und anschließend, nach einer Messung des gefassten Kleinteils, in Abhängigkeit eines Messwertes eines Messparameters wahlweise als fehlerhaftes Kleinteii in einem Aussortiermodul 170 auszusortieren oder als fehlerfreies Kleinteil in einem Ausgabemodul mit zwei Gurtmodulen 150 einzu- sortieren.
In einer Ausführungsform misst der Universalgurter 100 eine Länge von etwa 2,20 m, eine Tiefe von etwa 1 ,10 m sowie eine Höhe von etwa 1 ,50 m. Im Folgenden wird die Funktionsweise des Universalgurters allgemein beschrieben. Eine detailliertere Darstellung der einzelnen Komponenten erfolgt im Rahmen der Beschreibung der übrigen Figu- ren. Das rechts neben dem Universalgurter 100 dargestellte Koordinatensystem dient der Klarstellung von Richtungsangaben wie„x-Richtung".
Der Universalgurter 100 ist modular aufgebaut. Er umfasst zunächst ein stabiles Grundgestell 102 als Gerüst für die Vielzahl Module. Das Grundgestell 102 ist beispielsweise als Schweißgestell aus Stahlkastenprofilen ausgeführt. Es ist so ausgebildet, dass es eine durch eine hohe Dynamik des Umsetzersystems 120 erzeugte Beschleunigungskraft kompensiert. Im unteren Teil des Grundgestells 102 sind Schaltschränke für eine Steuer- und Leistungselektronik des Universalgurters 100 untergebracht. Der obere Teil des Universalgurters 100 ist durch zwei Schiebe- oder Hubtüren 190 abgedeckt. Die Schaltschränke, das Grundgestell 102 und das Umsetzersystem 120 bilden das Hauptmodul mit der Hauptsteuereinheit. Ferner umfasst der Universalgurter 100 einen Druckluftan- schiuss 106, beispielsweise für eine Druckluftpistole.
Zu sortierenden Kleinteile sind dem Universalgurter 100 über das Eingabemodul 110 zugeführt. Dabei kommen verschiedene erste Träger für die Kleinteile in Betracht. Zur Erzielung eines hohen Durchsatzes werden die Kleinteile mit einem sog. (in Fig. 2A näher dargestellten) Multistick zugeführt. Möglich sind jedoch auch Einzelsticks, bei dem die Kleinteile nur in jeweils einer Reihe auf dem Stick liegen und weitere, unten näher dargestellte Varianten. Ein in (Fig. 1 nicht sichtbarer) Aufschieber entnimmt ein jeweiliges Kleinteil von den verschiedenen Trägern und legt dieses auf einem Mundstück als Übergabefläche ab.
Das auf einem Mundstück 210 platzierte Kleinteil wird von einem Umsetzerkopf 310 des Umsetzersystems 120 mit einem Saugkopf gefasst. Nach der Fassung des Kleinteils fährt der Umsetzerkopf 310 über das Bildverarbeitungsmodul 130, das ausgebildet ist, Positionsdaten in Abhängigkeit der Position des angesaugt Kleinteils zu ermitteln und an das Umsetzersystem 120 weiterzuleiten. In Abhängigkeit der empfangenen Positionsdaten regelt der Umsetzerkopf die Ausrichtung des Saugkopfes nach, so dass auch das angesaugte Kleinteil für eine Bearbeitung in einem weiteren Modul ausgerichtet ist. Diese Art und Weise der Positionsnachregelung hat den Vorteil, dass das auf dem Mundstück befindliche Kleinteil nicht mechanisch, also taktil, ausgerichtet werden muss. Damit entfallen zu einem der hoher Aufwand einer Bereitstellung elektrische angetriebene mechanischer Greifer, die eine Vielzahl verschieden großer Kleinteile greifen und ausrichten kann sowie die Gefahr, dass ein Kleinteil durch taktiles Ausrichten beschädigt wird.
Nach dem Ausrichten des Kleinteils befördert das Umsetzersystem 120 das Kleinteil zu einem Messmodul 140 und führt das Kleinteil in eine Kontaktierfassung ein. Das Messmodul 140 ermittelt einen oder mehrere Messwerte eines elektrischen und/oder chemischen und/oder optischen und/oder eines weiteren physikalischen Messparameters und/oder ein räumliches Maß der Kleinteils.
Das Umsetzersystem 120 sortiert die Kleinteile in Abhängigkeit des Messwertes. Der Universalgurter 100 bestückt eines der beiden Gurtmodule 150 mit nicht fehlerbehafteten Kleinteilen. Zur Führung zweier Leergurte umfasst der Universalgurter 100 eine Abwi- ckelhaspeleinheit 160. Die Leergurte sind über die Hinterseite des Universalgurters 100 mittig einer Aufwickelhaspeleinheit 152 zugeführt. Ist ein Gurt vollständig bestückt, so detektiert das Umsetzersystems 120 diesen Umstand und bestückt den zweiten Gurt. Während der Bestückung des zweiten Gurtes kann der vollständig bestückte erste Gurt von einem Bediener des Universalgurters 100 entnommen werden und ein neuer erster Leergurt aufgespannt werden. Somit entfallen Stillstandszeiten des Universalgurters.
Als fehlerhaft detektierte Kleinteile sortiert das Umsetzersystem 120 im Aussortiermodul 170 des Universalgurters 100 aus. In einer Ausführungsform des Universalgurters sortiert das Umsetzersystem 120 die Kleinteile in Abhängigkeit ihres Fehlers aus.
Für eine einfache Bedienung des Universalgurters 100 befinden sich die meisten erforderlichen Bedienelemente gut zugänglich im vorderen Bereich des Universalgurters 100. Die meisten Materialzuführungen für den Universalgurter 100 erfolgen ebenfalls an der Vorderseite des Universalgurters 100. Insbesondere kann eine Abwickelspule 710 für den Leergurt von der Vorderseite des Universalgurters 100 entnommen bzw. gewechselt werden. Die Abwickelhaspeleinheit 160 ist platzsparend an den Universalgurter außerhalb der Umhausung befestigt, um Verschmutzungen des Innenraums des Universalgurters 100, beispielsweise durch Pappreste, zu vermeiden. Die Hub- oder Schiebetür 190 gestattet eine gute Zugänglichkeit zu den meisten Komponenten des Universalgurters 100.
Der Universalgurter 100 umfasst ebenfalls ein Bedienfeld 192, über das ein Nutzer des Universalgurters 100 sämtliche Funktionen der Maschine aufrufen kann. Benutzereingaben können beispielsweise über eine Tastatur und/oder eine Maus oder ein Touch-Panel eingegeben werden. Die einzelnen Module des Universalgurters 100 umfassen zumeist ein Kleinbedienfeld für Einfahr- und Montageaufgaben sowie für eine etwaige Fehlerbeschreibung. Optional umfasst der Universalgurter 100 ebenfalls einen Etikettendrucker für Spulen- und/oder Verpackungsetiketten. Optional umfasst der Universalgurter 100 ebenfalls eine Schnittstelle für eine Verbindung mit einem Netzwerk, so dass Produktionsdaten und Maschinenzustände abgefragt bzw. gesteuert werden können. Zur Anzeige des Betriebszustandes umfasst der Universalgurter 100 außerdem eine Ampel 193.
Der Arbeitspunkt des Universalgurters 100 wird zentral von einem Master-PC in der Funktion der Hauptsteuereinheit gesteuert. Insgesamt jedoch besteht eine dezentrale Steuerungsstruktur in den einzelnen Modulen des Universalgurters 100. Ein jeweiliges Modul hat eine eigene Einzelsteuerung für gewisse Standardabläufe. Zeitunkritische Aktionen, wie beispielsweise Einstellarbeiten oder Wartungsarbeiten, werden durch die Hauptsteuereinheit gesteuert. Die jeweiligen Einzelsteuerungen der Einzelmodule sind elektrisch über ein Netzwerk, beispielsweise über ein Ethernet, mit dem Master-PC verbunden. Somit können zum einen der Gesamtprozess sowie etwaige Fehlermeldungen am Bedienfeld 192 visualisiert werden und zum anderen ist eine dezentrale Wartung bzw. Reparatur eines jeweiligen Einzelmoduls des Universalgurters 100 möglich. Ferner erlaubt ein Not-Aus-Schalter 104 an der Vorderseite und/oder an der Rückseite des Universalgurters 100 ein sofortiges Stoppen des Universalgurters 100.
Der Universalgurter 100 ist somit ausgebildet, in eine Fertigungslinie integriert zu werden, beispielsweise als letztes Glied einer Fertigungslinie, das innerhalb der Fertigungslinie produzierte Kleinteile aufnimmt, misst und in Abhängigkeit des Messwertes sortiert. In einer anderen Ausführungsform ist der Universalgurter 100 als Durchlaufanlage innerhalb einer Fertigungslinie integriert. In dieser Ausführungsform werden produzierte Kleinteile von dem Universalgurter 100 sortiert und die sortierten bzw. aussortierten Kleinteile weiter innerhalb der dem Universalgurter 100 nachgelagerten Fertigungslinie weiterverarbeitet.
Die einzelnen Module des Universalgurters 100 werden im Folgenden anhand der Figuren 2 A bis 8 näher erläutert. Ein Reserveplatz 180 für ein weiteres Einzelmodul kann mit einem Blindmodul bestückt werden.
Fig. 2 A zeigt eine Seitenansicht des Eingabemoduls 110. Über das Eingabemodul 110 werden die Kleinteile dem Universalgurter 100 zugeführt. Das Eingabemodul 110 ist derart konzipiert, dass eine Vielzahl verschiedener erster Träger für die produzierten Kleinteile in Betracht kommt. In Fig. 2 A ist das Eingabemodul 110 ohne einen ersten Träger dargestellt, so dass andere Komponenten des Eingabemoduls 110 sichtbar sind. Beispielhafte erste Träger für Kleinteile sind eine Multimetallschiene, eine Einzelmetallschiene, ein Stick in Kunststoff oder Metall, ein Gurt, eine Palette sowie weitere Eingabemittel etwaiger dem Universalgurter 100 vorgelagerter Anlagen.
Das Eingabemodul 110 ist ausgebildet, eine Vielzahl erster Träger eines Typs zu fassen. Dazu werden die ersten Träger gestapelt und/oder nebeneinander in das Eingabemodul eingeführt. Eine Lifteinheit 230 des Eingabemoduls befördert einen jeweiligen vollen ersten Träger des Stapels in eine Abschiebeposition. In der Abschiebeposition wird der aktuelle erste Träger, der entleert werden soll, von einem Querschieber in der Abschie- beposition gehalten, beispielsweise durch Klemmung des aktuellen Trägers. Zum Entleeren des ersten Trägers umfasst das Eingabemodul 110 einen Ausschieber 240.
Handelt es sich bei dem ersten Träger um eine ultimetallschiene, so ist der Ausschieber 240 in Kammform ausgebildet. Der Ausschieber 240 ist dann ferner in Schieberichtung federnd und vertikal zur Schieberichtung angeordnet, um Toleranzen der Nutabstände ausgleichen zu können.
Die ausgeschobenen Kleinteile werden auf einem Mundstück 210 als Übergabefläche des Eingabemoduls 110 platziert. Von dieser Position aus werden die Kleinteile von dem Umsetzersystem 120 des Universalgurters 100 angesaugt und anschließend gemessen sowie sortiert. Die Lifteinheit 230 des Eingabemoduls 110 ist ausgebildet, einen entleerten ersten Träger auf dem Trägerstapel zu greifen und auf einem anderen Stapel abzulegen. Danach überführt die Lifteinheit 230 den nächsten vollen ersten Träger in die nun freie Abschiebeposition. Das Eingabemodul 110 ist so konzipiert, dass während des Betriebs des Universalgurters 100 Leerträger sowie volle erste Träger über die Tür 290 von einem Bediener entnommen bzw. nachbestückt werden können.
Fig. 2 B zeigt eine Draufsicht eines als Multistick 250 ausgeführten ersten Trägers, in die zu sortierenden Kleinteile dem Eingabemodul 110 in einer Ausführungsführungsform des Universalgurters 100 zugeführt sind. Der Multistick 250 ist als Metallschiene mit mehreren parallel verlaufenden Nuten 260 ausgebildet. Zum Ende oder während des Produktionsprozesses der Kleinteile wird ein jeweiliges Kleinteil in eine der Nuten 260 eingeschoben und der Multistick somit bestückt. Das in Fig. 2 A dargestellte Eingabemodul 110 ist in einer Ausführungsform derart ausgestaltet, dass es eine Vielzahl Multisticks 250 fasst. Während des Betriebs des Universalgurtes 100 kann ein Bediener neue bestückte Multisticks 250 in dem Eingabemodul 110 einlagern bzw. entleerte Multisticks entnehmen. Der Multistick 250 eignet sich insbesondere für die Einlagerung von elektronischen Kleinteilen, wie beispielsweise Sensoren. Der in Fig. 2b dargestellte Träger 250 ist nur einer einer Vielzahl anderer möglicher Trägertypen, die in das Eingabemodul 110 eingelagert werden können. Der Trägertyp hängt insbesondere von der Fertigungslinie für das zu sortierende Kleinteil ab. Das Eingabemodul 110 ist auf den jeweiligen Trägertyp ange- passt.
Fig. 3 A zeigt die in x-Richtung verlaufende Trägereinheit 300 für die Umsetzerköpfe 310 des in Fig. 3 A nicht vollständig dargestellten Umsetzersystems 120 des Universalgurters 100. Die Trägereinheit 300 für die Umsetzerköpfe 310 des Umsetzersystems 120 wird an ihren seitlichen Auflegern 302, 304 von zwei senkrecht stehenden, also in z-Richtung verlaufenden (und in Fig. 3 A nicht dargestellten) Pfosten gestützt, so dass sich ein insgesamt U-förmiges Umsetzersystem 120 ergibt. Der Universalgurter 100 umfasst einen Linearantrieb für die Bewegung des Umsetzersystems 120 in y-Richtung. Die Trägereinheit 300 für die Umsetzerköpfe 310 umfasst zwei Führungen 308 und 306, entlang derer jeweils ein Schlitten 320 in x-Richtung gleiten kann. Jeweils ein Schlitten 320 trägt einen Umsetzerkopf 310. Die Führungen umfassen jeweils einen Teil der Linearantriebe, die der Translation der Umsetzerköpfe in x-Richtung dienen, beispielsweise die Statorleitungen. Wohingegen die Translation der Umsetzerköpfe 310 in y-Richtung gleichermaßen erfolgt, sind die Positionen der Umsetzerköpfe 310 in x-Richtung unabhängig voneinander einstellbar.
Ein in Fig. 3 B näher dargestellter Umsetzerkopf 310 umfasst eine Sauganordnung mit einem ersten Saugkopf 340 und einem zweiten Saugkopf 350. Die Saugköpfe 340 und 350 dienen zur Fassung des sich auf dem Mundstück befindlichen Kleinteils. Die Saugköpfe 340, 350 sind durch eine Stellanordnung 330, die ebenfalls in einem jeweiligen Umsetzerkopf integriert ist, angesteuert. In einer Ausführungsform umfasst die Stellanordnung 330 eines Umsetzerkopfes Antriebe zur Stellung und Ausrichtung beider Saugköpfe in z- und <p- Richtung. Nach dem Ansaugen zweier Kleinteile verfährt ein jeweiliger Umsetzerkopf 310 derart, dass sich die angesaugten Kleinteile oberhalb des in Fig. 4 näher dargestellten Bildverarbeitungsmoduls befinden. In Abhängigkeit der ermittelten Positionsdaten des Bildverarbeitungsmoduls 130 adaptieren die Stellantriebe des Saugmoduls 230 die Position der angesaugten Kleinteile. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die angesaugten Kleinteile formschlüssig in die in Fig. 5 näher dargestellte Kontaktierfassung 510 des Messmoduls 140 eingeführt werden können. Diese Art und Weise der Positionsregelung bzw. -korrektur der angesaugten Kleinteile hat den Vorteil, dass das Kleinteil nicht sehr präzise auf dem Mundstück platziert werden muss. Eine präzise Positionierung des Kleinteils auf dem Mundstück 210 mittels mechanischer Greifer ist zum einen für eine Vielzahl verschiedener Größen der Kleinteile aufwendig zu realisieren und zum anderen könnten Greifer das Kleinteil möglicherweise beschädigen.
Die beiden Umsetzerköpfe 310 arbeiten jeweils versetzt zueinander. Beispielsweise saugt ein Umsetzerkopf ein Kleinteil an, während der andere Umsetzerkopf ein Kleinteil eingurtet, also einen von mehreren Gurten mit dem Kleinteil bestückt. Fig. 3 B zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des Umsetzerkopfes 310 des Umsetzersystems 120. Der Umsetzerkopf 310 weist eine Abdeckung 370 für die Leitungsführung auf. Der Umsetzerkopf ist am Schlitten 320 befestigt, der entlang eines Steges der Trägereinheit 300 gleiten kann. Die grobe Positionierung des Umsetzerkopfes 310 erfolgt in x- Richtung entlang eines Steges der Trägereinheit 300 für die Umsetzerköpfe und in y- Richtung mit dem gesamten Umsetzersystem 120. Zur Feinpositionierung bzw. - ausrichtung umfasst die der Umsetzerkopf 310 die Stellanordnung 330 mit jeweils getrennt steuerbaren Stellantrieben zur Ausrichtung des ersten Saugkopfes 340 und des zweiten Saugkopfes 350 in z- und ^-Richtung.
Der Umsetzerkopf 310 umfasst ferner eine mechanische Halterung 380. In einer bevorzugten Ausführungsform ist in der mechanischen Halterung 380 das in Fig. 3b nicht dargestellte Prüfmodul zur optischen Überprüfung des angesaugten Kleinteils befestigt. Ein Bild des angesaugten Kleinteils wird dabei bevorzugt über eine Prisma-Optik, die seitlich neben dem angesaugten Kleinteil angeordnet ist, auf das in der mechanischen Halterung 380 befindliche Prüfmodul gelenkt. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das angesaugte Kleinteil bereits während des Transports vom Eingabemodul in Richtung des Ausgabe- bzw. Aussortiermoduls einer Prüfung unterzogen werden kann.
Bevorzugt umfasst der Umsetzerkopf 310 die Einrichtkamera 360. Die Einrichtkamera 360 dient dem Einfahren des Universalgurters 100. Beim Einfahren steuert ein Bediener des Universalgurters 100 den Umsetzerkopf 310, wobei die Einrichtkamera 360 dabei ein von ihr erfasstes Bild der unter der Einrichtkamera befindlichen Gegebenheiten auf einen weiteren Monitor, beispielsweise auf den Monitor des Bedienfelds 192 projiziert. Jedes Einzelmodul, das vom Umsetzerkopf 310 angefahren wird, weist eine charakteristische optisch erfassbare Markierung auf. Ist der Umsetzerkopf 310 korrekt über einem Einzelmodul platziert, programmiert der Bediener die übergeordnete Steuerung derart, dass die jeweilige Übergabeposition gespeichert wird. Somit kann das Umsetzersystem 120 diese Positionen während des Betriebes selbständig anfahren. Für einen einmal festgelegten Aufbau des Universalgurtes 100 muss das Umsetzsystem 120 lediglich einmalig eingefahren werden. Die in Abhängigkeit der optischen Markierungen der jeweiligen Einzelmodule erfassten Übergabepositionen sind dann in der übergeordneten Steuerung des Umsetzersystems 120 gespeichert und müssen nur bei einer Änderung des Aufbaus des Universalgurtes 100, beispielsweise durch ein neues Einzelmodul, aktualisiert werden. Fig. 4 zeigt das Bildverarbeitungsmodul 130 des Universalgurters 100 in einer Seitenansicht. Über einen Kabelschlauch 410 sind dem Bildverarbeitungsmodul alle notwendigen Daten- sowie Stromversorgungskabel zugeführt. Wie oben dargestellt, verfährt der Umsetzerkopf 310 nach dem Ansaugen der Kleinteile derart, dass die angesaugten Kleinteile sich oberhalb der Optik 420 des Bildverarbeitungsmoduls 130 befinden. Innerhalb des Rahmenkastens 430 des Bildverarbeitungsmoduls 130 befindet sich eine in Fig. 4 nicht sichtbare Kamera, die unterhalb der Optik 420 angeordnet sind. Die Optik 420 ist ausgebildet, ein Bild der angesaugten Kleinteile auf ein in Fig. 4 nicht dargestelltes Kameraobjektiv im Innenraum des Bildverarbeitungsmoduls 130 zu fokussieren. Die Kameramodule erfassen die Positionsdaten der angesaugten Kleinteile und übermitteln diese an eine Steuerungseinheit des Saugmoduls 330. In Abhängigkeit der Positionsdaten führen entsprechende Stellantriebe die Position der Saugköpfe in x-, y-, sowie in ^-Richtung nach, so dass das angesaugte Kleinteil formschlüssig in die Kontaktierfassung 510 des Messmoduls 140 eingeführt werden kann.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des Messmoduls 140 des Universalgurters 100. Das Messen der Kleinteile erfolgt nach einer vorherigen Spezifikation. Denkbar sind sämtliche Arten von Messungen, beispielsweise die Messung eines elektrischen und/oder chemischen und/oder optischen und/oder eines weiteren physikalischen Messparameters und/oder ein räumliches Maß des Kleinteils. In den meisten Ausführungsformen erfolgt die Prüfung mit Hilfe einer speziellen Kontaktierfassung 510, in die die Kleinteile von dem Umsetzersystem eingesetzt werden. Die Kontaktierfassung 510 ist beispielsweise ein sogenannter klemmender Open-Top-Sockel oder eine Fassung mit Kontaktstiften. Die Kontaktierfassung 510 umfasst eine Vielzahl Einzelfassungen, die in einem einheitlichen Rastermaß angeordnet sind. Eine oder mehrere jeweiliger Fassungen sind für einen bestimmten Kleinteiltyp konzipiert. Für eine Prüfung werden die Kleinteile von dem Umsetzersystem in die Kontaktierfassung 510 des Messmoduls 140 eingesetzt sowie während der Messzeit in dieser Kontaktierfassung 510 gehalten. Dabei übt der Umsetzerkopf 310 eine Anpresskraft in z-Richtung aus, so dass die Kontaktierung sichergestellt ist.
Das Messmodul 140 umfasst ferner Stellmittel, um eine Lage der Kontaktierfassung 510 in x- und y-Richtung zu stellen bzw. zu korrigieren sowie auf einen Typwechsel einzugehen. Über die Stellmittel erfolgt die Grobpositionierung der Kontaktierfassung 510 in x- und y-Richtung. Eine lagegeregelte Einführung der Kleinteile in die Kontaktierfassung 510 durch das Umsetzersystem erfolgt in Verbindung mit dem Prüfmodul des Umsetzerkopfes 310. Das Messmodul 140 steht also in Kommunikation mit dem Prüfmodul.
Eine in Fig. 5 nicht näher dargestellte Messeinheit des Messmoduls 140 vermisst ein in der Kontaktierfassung 510 befindliches Kleinteil. Ein jeweiliger Messvorgang ist über Standardschnittstellen, wie beispielsweise eine Ethernet-Schnittstelle, gesteuert. Beispielsweise sind über Standardschnittstellen Prüfspannungen eingestellt sowie Protokollparameter gesteuert. Für Kleinteile mit verschiedenen mechanischen Abmessungen sind jeweils eigene Einzelfassungen, d.h. also jeweils eigene Prüfsockel in der Kontaktierfassung 610 vorgesehen. Verschiedene Prüfsockel in der Kontaktierfassung 610 können an jeweils eigene Messeinheiten angeschlossen sein.
Das Ergebnis der Messung eines jeweiligen Kleinteils wird an das Umsetzersystem 120 übermittelt. In Abhängigkeit des Messwertes sortiert das Umsetzersystem das betroffene Kleinteil wahlweise aus oder führt es dem Gurtmodul 150 zu.
Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht des Gurtmoduls 150 des Universalgurters 100. Das Gurtmodul 150 dient der Aufnahme der insgesamt als fehlerfrei diagnostizierten Kleinteile. Um einen Stillstand des Universalgurters 100 während eines Gurtwechsels zu verhindern, umfasst der Universalgurter 100 mindestens zwei Gurtmodule 150. Beide Gurtmodule bilden in ihrer Gesamtheit das Ausgabemodul. Eines der beiden Gurtmodule ist dann immer betriebsbereit. Der Universalgurter 100 ist so konzipiert, dass während des Betriebs des Universalgurters 100 ein neuer Leergurt auf die Abwickelhaspeleinheit 160 angebracht werden kann und dem sich nicht in Betrieb befindlichen Gurtmodul 150 über den Zuführkanal 610 zugeführt werden kann, ohne dass der Betrieb des anderen Gurtmoduls dabei gestört wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt, befinden sich die Abwickelspulen für Leergurte außerhalb der Umhausung des Universalgurters 100 am Grundgestell 102. Die Aufwickelhaspeleinheit 152 ist im Gurtmodul integriert, liegt aber außerhalb der Umhausung des Universalgurters 100. Damit ist das Einrichten des Gurtmoduls 150 außerhalb des Universalgurters 100 auf einem separaten Rüstplatz möglich. Auch die bevorzugt gebremste Halterung630 für das Abdeckband 640 befindet sich am Gurtmodul 150 selbst. Der Leergurt wird ist über die Transferschiene 620 durch das Gurtmodul 150 geführt. Für die Linearbewegung des zu bestückenden Gurtes umfasst das Gurtmodul 150 einen integrierten Antriebe, bei- spielsweise einen Stachelradantrieb mit einem Schrittmotor. Die Positionierung eines Kleinteils durch das Umsetzersystem 120 in eine Gurttasche des zu bestückenden Gurtes erfolgt präzise mit Hilfe von weiteren Bildverarbeitungsmitteln.
Außerdem umfasst das Gurtmodul 150 eine unterhalb der Transferschiene 620 angeord- nete Saugleiste zur Fixierung der im Gurt abgelegten Kleinteile.
Zur Überprüfung der korrekten Lage der Kleinteile innerhalb einer Gurttasche umfasst das Gurtmodul 150 ein Kamerasystem. Das Kamerasystem ist platzsparend im Inneren des Gurtmoduls 120 angeordnet und erfasst die Position eines jeweiligen Kleinteils in der Gurttasche mit Hilfe einer seitlich zur Transferschiene angeordneten Prisma-Optik 652. Sollte das Kleinteil nicht richtig in der Gurttasche liegen, so erfolgt eine Re-Positionierung mit Hilfe des Umsetzersystems 120. Optional ist das Kamerasystem des Gurtmoduls 150 ebenfalls dazu ausgebildet, einen Beschriftungsfehler oder anderen optisch feststellbaren Fehler zu detektieren. In Falle eines detektierten Fehlers der letzteren Art sortiert das Umsetzersystem das fehlerhafte Kleinteil aus. Die nun leere Gurtasche wird dann mit einem anderen Kleinteil bestückt.
Das Gurtmodul 150 umfasst zudem eine Verschweißeinheit 660, die das Abdeckband 640 mit dem bestückten Leergut verschweißt. Zudem ist für den bestückten und zugeschweißten Gurt ein Abschneider 662 vorgesehen. Über die Aufwickelspule 670 wird schließlich der bestückte und zugeschweißte Gurt aufgespult. Fig. 7 zeigt die Abwickelhaspeleinheit 160. Die Abwickelhaspeleinheit umfasst eine Abwickelspule 710 für den in Fig. 7 nicht dargestellten Leergurt, einen Steuerhebel für einen in Fig. 7 nicht dargestellten Abwickelmotor sowie eine Vielzahl Führungselemente 720, über die der Leergurt über einen Einführungsschlitz 730 in einen Verbindungskanal 740 eingeführt wird. Der Pfeil 701 kennzeichnet die Drehrichtung der Abwickelspule 710 während des Betriebes. Über eine Abfrageeinheit 735 kann abgeschätzt werden, wie viele Kleinteile der nicht bestückte Leergut noch fassen kann. Wie in Fig. 1 dargestellt, befindet sich die Abwickelhaspeleinheit 160 außerhalb der Umhausung des Universalgurters 100. Die Abwickelhaspeleinheit 160 ist mit Hilfe eines Flansches 750 an das Grundgestell 102 des Universalgurters 100 befestigt. Die elektrische Verbindung erfolgt über einen Steckanschluss 755. Der Verbindungskanal 740 ist über einen in Fig. 6 dargestellten Trichter 602 mit dem hinteren Ende des Zuführkanals 610 verbunden, so dass der Leergurt schließlich mechanisch geführt auf der Transferschiene 620 bestückt werden kann.
Fig. 8 zeigt das Aussortiermodul 170 des Universalgurters 100. Alle Daten- sowie Stromversorgungskabel sind im Aussortiermodul 170 über den Kabelschlauch 810 zugeführt. Das Aussortiermodul umfasst mindestens zwei zweite Träger 820, die mit vom Universal- gurter 100 als fehlerhaft diagnostizierten Kleinteilen bestückt werden. Bei den in Fig. 8 dargestellten zweiten Trägern 820 handelt es sich um die bereits eingangs erwähnten Multimetallschienen. Ist ein zweiter Träger 820 vollständig mit fehlerhaften Kleinteilen bestückt, so kann ein Bediener des Universalgurters 100 den voll bestückten zweiten Träger aus dem Aussortiermodul entwenden und durch einen leeren zweiten Träger ersetzen, ohne dass der Betrieb des Universalgurters 100 dabei unterbrochen werden muss. Zur Bestückung des zweiten Trägers 820 setzt ein Umsetzerkopf 310 ein fehlerhaftes Kleinteil zunächst auf dem Ablegemundstück 830 ab. Das Ablegemundstück 830 umfasst eine Einführhilfe, so dass die Kleinteile durch die Einschiebeeinheit 840 form- schlüssig in den Träger 820 befördert werden können. Vor der Einführung der Kleinteile in den zweiten Träger 820 durch die Einschiebeeinheit 840 werden die Kleinteile durch entsprechende Stellantriebe vorzentriert. Die in Fig. 8 dargestellte Einschiebeeinheit 840 umfasst zwölf gefederte Einschieber 842. Ein jeweiliger Einschieber 842 ist als Kanüle ausgebildet und schiebt das abgelegte Kleinteil in einer der Nuten des Trägers 820. Die eingeschoben Kleinteil werden mit Hilfe der Blasluftunterstützung 843 aufgeschoben. Das Aussortiermodul 170 umfasst ferner einen durch einen Schrittmotor angetriebenen Spindellinearschlitten, der ausgebildet ist, die in den Träger 820 gebrachten Kleinteile aufzuschieben.
Bezugszeichenliste:
100 Universalgurter
102 Grundgestell
104 Not-Aus-Schalter
106 Druckluftanschluss
110 Eingabemodul
120 Umsetzersystem
130 Bildverarbeitungsmodul
140 Messmodul
150 Gurtmodul
152 Aufwickelhaspeleinheit
160 Abwickelhaspeleinheit
170 Aussortiermodul
180 Reserveplatz
190 Schiebetür
192 Bedienfeld
193 Ampel
210 Mundstück
230 Lifteinheit des Eingabemoduls
240 Ausschieber des Eingabemoduls
250 Erster Träger in Gestalt eines Multisticks
260 Nuten des Multisticks
290 Tür des Eingabemoduls
292 Kabelschlauch des Eingabemoduls
300 Trägereinheit für die Umsetzerköpfe
302 erster seitlicher Aufleger der Trägereinheit für die Umsetzerköpfe
304 zweiter seitlicher Aufleger der Trägereinheit für die Umsetzerköpfe 306 erste Führung der Trägereinheit den ersten Umsetzerkopf
308 zweite Führung der Trägereinheit für den zweiten Umsetzerkopf
310 Umsetzerkopf
320 Schlitten
330 Stellanordnung
340 erster Saugkopf
350 zweiter Saugkopf
360 Einrichtkamera
370 Abdeckung für Leitungsführung
380 Halterung für den Umsetzerkopf
410 Kabelschlauch für das Bildverarbeitungsmodul
420 Optik des Bildverarbeitungsmoduls
430 Rahmenkasten des Bildverarbeitungsmodul
510 Kontaktierfassung
520 Kabelschlauch des Messmoduls
530 Linearantrieb für die Kontaktierfassung
602 Trichter
610 Zuführkanal für den Leergurt
620 Transferschiene
630 Halterung für das Abdeckband
640 Abdeckband
652 Prisma-Optik des Gurtmoduls
660 Verschweißeinheit
662 Abschneider
670 Aufwickelspule für den bestückten Gurt
701 Drehrichtung der Abwickelspule
710 Abwickelspule für den Leergurt 720 Führungselemente der Abwickelhaspeleinheit
722 Steuerhebel für Abwickelmotor
730 Einführungsschlitz der Abwickelhaspeleinheit
735 Abfrageeinheit
740 Verbindungskanal für den Leergurt
750 Flansch
755 Steckanschluss
810 Kabelschlauch für das Aussortiermodul
820 zweiter Träger in Gestalt eines Multsticks
830 Ablegemundstück
840 Einschiebeeinheit
842 Einschieber
843 Blasluftunterstützung