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Title:
DEVICE FOR THE AUTOMATED HANDLING OF CERAMIC MOULDED PARTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/001363
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for the automated handling of ceramic moulded parts of different shapes and sizes, especially for placing said moulded parts on a combustible product support and removing the same therefrom.

Inventors:
RIDDER JOERG (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/005880
Publication Date:
January 06, 2005
Filing Date:
June 01, 2004
Export Citation:
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Assignee:
RIEDHAMMER GMBH CO KG (DE)
RIDDER JOERG (DE)
International Classes:
B65G43/08; B65G47/90; B65G49/08; B65G61/00; C04B35/64; F27D3/00; F27D21/02; (IPC1-7): F27D21/02; B65G61/00; F27D3/00
Foreign References:
EP0662597A21995-07-12
DE4318341A11994-10-13
EP0786635A21997-07-30
US5501571A1996-03-26
Attorney, Agent or Firm:
Becker, Thomas U. (Ratingen, DE)
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Claims:
Vorrichtung zur automatisierten Handhabung von keramischen Formteilen Patentansprüche
1. Vorrichtung zur automatisierten Handhabung, insbesondere zum Setzen von keramischen Formteilen unterschiedlicher Größe und Form auf einen Brenntisch, mit folgenden Merkmalen : a) einer Transporteinrichtung zum Transport der Formteile bis zu einer Entnahmestelle, b) einer Einheit zur optischen Erfassung jedes Formteils, wobei c) die Einheit entsprechende Daten cl) an eine Greifeinrichtung übermittelt und so verarbeitet, dass die Greifeinrichtung das jeweilige Formteil anschließend an einer Entnahmestelle der Transporteinrichtung greift und zu dem Brenntisch transportiert, sowie c2) mit Daten verknüpft, die angeben, ob beziehungsweise welche Fläche des Brenntischs bereits mit Formteilen belegt ist, so dass d) die Greifeinrichtung das jeweilige Formteil anschließend auf einer noch freien Fläche auf dem Brenntisch ablegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Entnahmestelle entlang eines Transportweges zwischen zwei, in Transportrichtung im Abstand hintereinander angeordneten Lichtschranken ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Abstand der Lichtschranken gleich oder größer der maximalen Länge eines zu setzenden Formteils ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Einheit zur optischen Erfassung mindestens eine, oberhalb der Formteile angeordnete Kamera umfasst.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Einheit zur optischen Erfassung mindestens eine über der Entnahmestelle angeordnete Kamera umfasst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Einheit zur optischen Erfassung das jeweilige Formteil dreidimensional erfasst und registriert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Einheit zur optischen Erfassung das jeweilige Formteil anhand mindestens einer der folgenden Kriterien identifiziert : a) Größe b) Form c) Farbe d) Oberfläche e) Ausrichtung an der Entnahmestelle.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Greifeinrichtung mindestens zwei, unabhängig voneinander bewegbare Greifarme umfasst.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, deren Greifarme jeweils in allen Richtungen des Koordinatensystems bewegbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, deren Greifarme mit jeweils mindestens einem Saugkopf ausgebildet ist, der über eine angeschlossene Unterdruckquelle aktivierbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 deren Greifeinrichtung so programmiert ist, dass das jeweilige Formteil unter Einhaltung mindestens eines folgenden vorgegebenen Mindestabstandes auf dem Brenntisch abgelegt wird : a) Mindestabstand zum Rand des Brenntisches, b) Mindestabstand zu bereits vorher abgelegten Formteile c) Mindestabstand zu bereits erfassten anschließend abzulegenden Formteilen..
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Greifeinrichtung so programmiert ist, dass ein zuvor bestimmtes Formteil auf definierten Flächen des Brenntisches abgelegt, oder, soweit diese Flächen bereits belegt sind, zurückgestellt oder zwischengelagert wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Greifeinrichtung so programmiert ist, dass es das jeweilige Formteile nach seiner Erfassung an der Entnahmestelle an zuvor bestimmten Positionen greift und zum Brenntisch transportiert.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Greifeinrichtung das Formteil zu einem Brenntisch transportiert, dessen Besatzfläche in vorbestimmte Teilflächen gegliedert ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der eine oder mehrere, aneinandergrenzende Teilfläche (n) einem bestimmten Formteil zugeordnet ist (sind).
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Belegung des Brenntisches hinsichtlich Art der Formteile und ihrer Platzierung datenmäßig laufend erfasst und registriert wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die datenmäßige Registrierung gemäß Anspruch 16 zur Steuerung einer automatisierten Entnahme der Formteile vom Brenntisch nach einem Brennvorgang dient.
Description:
Vorrichtung zur automatisierten Handhabung von keramischen Formteilen Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatisier- ten Handhabung von keramischen Formteilen unterschied- licher Größe und Form, insbesondere zum Setzen auf einen (einschließlich Abnehmen von einem) Brenntisch.

Unter dem Begriff"Brenntisch"wird erfindungsgemäß zunächst ganz allgemein jede Unterlage verstanden, auf die Ware (Brenngut) vor, während und nach dem Brennprozeß aufgesetzt werden kann. Entsprechend kann der"Brenntisch" beispielsweise ein sogenanntes plattenförmiges Brenn- hilfsmittel sein, welches über Rollen durch den Ofen transportiert wird, oder ein Ofenwagen mit einer. ent- sprechenden Besatzebene für das Brenngut.

Obwohl die Herstellung und der Brand von keramischen Formteilen, wie Porzellan oder Sanitärkeramik, seit Jahr- zehnten Stand der Technik ist, sind wesentliche Stationen im Herstellungsprozess immer noch manuell.

So werden bis heute die zum Teil schweren Sanitärteile, wie WC-Becken, Waschbecken, Duschschalen, Spülbecken etc. von Hand auf einen Ofenwagen gesetzt und nach dem Brand erneut manuell vom Ofenwagen abgenommen. Einer Automati- sierung standen bisher folgende Erwägungen entgegen : In einem Betrieb gibt es regelmäßig eine Vielzahl von Pro- duktionsteilen, die sich in Größe, Form und der Möglich- keit, sie auf einem Brenntisch anzuordnen, unterscheiden.

Üblicherweise werden dabei nicht an einem Tag hundert Teile des Typs X und am andern Tag hundert Teile des Typs Y produziert beziehungsweise gebrannt. Aufgrund unter- schiedlicher Auftragslage, Verfügbarkeit von Formen zur Herstellung der Teile, unterschiedlichen Arbeitszeiten, Bruch etc. ist in der Regel zu keinem Zeitpunkt exakt vorhersehbar, welches Formteil wann zum Brennen bereit- steht.

Daraus folgen auch Schwierigkeiten, die Brenntischfläche optimal zu nutzen. Wurden beispielsweise Teile bereits randseitig gesetzt, ist es nahezu unmöglich, ein schweres Waschbecken über diese Teile hinweg zu heben und in der Mitte des Brenntisches zu platzieren.

Insbesondere Sanitärteile können Gewichte bis nahe 100 kg/Stück aufweisen.

Die unterschiedliche Form und Größe der Teile hat es bisher auch verhindert, mit Robotern den Transport der Formteile auf den Brennwagen und vom Brennwagen durchzu- führen.

Die genannten Probleme gelten sowohl für Brenntische, die bei periodischen Öfen eingesetzt werden, als auch für Brenntische, die in Durchlauföfen Verwendung finden. Zu den periodischen Öfen gehören beispielsweise Herdwagen- öfen. Typische Vertreter von Durchlauföfen sind Tunnel- öfen, zu denen wiederum Rollenöfen gehören.

Die am Beispiel Sanitärkeramik geschilderten Schwierig- keiten gelten im Wesentlichen auch für andere keramische Formteile, die gebrannt werden sollen. Porzellan umfasst beispielsweise auch schwere und große Vasen. Bei Geschirr- porzellan sind die Teile zwar wesentlich kleiner und leichter ; dieser Vorteil wird aber durch eine sehr große Formenvielfalt kompensiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Handhabung von keramischen Formteilen anzubieten, die insbesondere ein automatisiertes Setzen ermöglicht, und zwar auch ein Setzen von Formteilen unterschiedlicher Größe und Form.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von folgenden Überlegungen aus : Aufgrund der geschilderten Betriebsbedingungen ist es praktisch nicht möglich, eine bestimmte Produktfolge vor- zubestimmen. Dies wäre allenfalls dann möglich, wenn ent- sprechende Lager für die einzelnen Produkte eingerichtet würden, was schon aus Kostengründen unrealistisch ist.

Entsprechend liegt ein erster Lösungsansatz darin, die auf einen Ofenwagen zu setzenden Teile über eine entsprechende Einrichtung zum Ofenwagen (Brenntisch) zu transportieren und vor der Übergabe auf den Brenntisch zu identifizieren (erfassen)."Identifizieren" (erfassen) im Sinne der Er- findung bedeutet, dass das entsprechende Produkt hinsicht- lich seiner Größe, Form und Farbe oder sonstigen rele- vanten Parametern erfasst und beispielsweise als"Wasch- becken Typ 123"oder Urinal Typ XY"registriert wird.

Die so erfassten beziehungsweise bestimmten Produktdaten geben beispielsweise Kenntnis darüber, wieviel Platz das Produkt auf dem Brenntisch benötigt, wie es abgesetzt werden kann, aber auch wo es möglicherweise vorzugsweise gesetzt werden soll. Bestimmte Formteile oder Formteile mit bestimmten Glasuren lassen sich beispielsweise am Rand eines Brenntisches besser (leichter) brennen als in der Mitte, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Gas- strömung oder unterschiedlicher Ofenatmosphäre.

Die entsprechenden Produktdaten werden darüber hinaus mit den jeweils aktuellen Brenntischdaten abgeglichen."Brenn- tischdaten"umfassen beispielsweise die Information, welche Formteile bereits an welcher Stelle auf dem Brenn- tisch liegen, also welche Flächen gegebenenfalls noch frei sind.

Der jeweile Abgleich der genannten Daten/Informationen kann datentechnisch so optimiert werden, dass ein Maximum an Formteilen auf einem Brenntisch abgesetzt werden kann.

Die entsprechenden Daten (Produktdaten) sollen darüber hinaus aber auch einer zugehörigen Greifeinrichtung die Informationen liefern, wie (an welchen Stellen) das jewei- lige Formteil zu greifen und abzusetzen ist. Dies ist ins- besondere für komplexe Formen, wie sie bei Urinalen vor- liegen, extrem wichtig.

Wurde das Formteil zuvor identifiziert und ein ent- sprechendes Signal an die Greifvorrichtung gegeben, können aufgrund dort gespeicherter Daten sofort die jeweiligen Greifpositionen errechnet werden, und zwar auch dann, wenn das entsprechende Formteil beispielsweise"schief"oder "gekippt"an der Entnahmestelle bereit steht.

In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfin- dung danach eine Vorrichtung zur automatisierten Hand- habung, insbesondere Setzen von keramischen Formteilen unterschiedlicher Größe und Form auf einen Brenntisch, mit folgenden Merkmalen : - einer Transporteinrichtung zum Transport der Formteile bis zu einer Entnahmestelle, - einer Einheit zur optischen Erfassung jedes Formteils, wobei - die Einheit entsprechende Daten - an eine Greifeinrichtung übermittelt und so verarbeitet, dass die Greifeinrichtung das jeweilige Formteil an- schließend an einer Entnahmestelle der Transporteinrich- tung greift und zu dem Brenntisch transportiert, sowie - mit Daten verknüpft, die angeben, ob beziehungsweise welche Fläche des Brenntischs bereits mit Formteilen belegt ist, so dass - die Greifeinrichtung das jeweilige Formteil anschließend auf einer noch freien Fläche auf dem Brenntisch ablegt.

Die Vorrichtung ist nach folgendem Prinzip konstruktiv ge- staltet und programmiert : - Erfassen/Identifizieren eines Formteils - Berechnung der Greifpositionen - Ermittlung der Belegung des Brenntisches - Überführen des Formteils mittels der Greifvorrichtung auf eine freie Fläche des Brenntisches.

Die optische Erfassung des Formteils erfordert es ledig- lich, dieses an einer Registrierstelle"grob auszurich- ten". Es ist nicht notwendig, und wäre auch gar nicht mög- lich, unterschiedlichste Formteile jeweils exakt positio- niert zur Erfassungsstelle zu bringen. Diese Stelle kann grundsätzlich an beliebiger Stelle angeordnet werden, ins- besondere aber vor oder an der Entnahmestelle. Die Erfas- sungsstelle kann beispielsweise entlang eines Transport- weges zwischen zwei, in Transportrichtung im Abstand hintereinander angeordneten Lichtschranken ausgebildet werden. Der Bereich zwischen den Lichtschranken ist dann der Bereich, der optisch erfasst werden kann. Insoweit wird der Abstand der Lichtschranken in der Regel gleich oder größer der maximalen Länge des zu setzenden Formteils sein.

Andere Einrichtungen zur Positionierung der Teile an einer Erfassungsstation sind möglich.

Die optische Erfassungseinheit kann mindestens eine ober- halb der zu erfassenden Teile angeordnete Kamera umfassen, beispielsweise eine senkrecht über der Registrierstelle angeordnete Kamera. Mit einer solchen Kamera wird das jeweils platzierte Formteil optisch"abgerastert"und dabei insbesondere hinsichtlich seiner Form, Größe und Farbe erfasst sowie anhand entsprechender Referenzdaten identifiziert. Die Kamera erfasst gleichzeitig auch die "Position"des Formteils, beispielsweise, mit welcher Fläche es auf der Transporteinrichtung aufliegt. Ebenso kann erfasst werden, ob es parallel oder in einem Winkel zur Transportrichtung steht beziehungsweise gekippt ist.

Eine dreidimensionale optische Erfassung ist von Vorteil.

Insoweit ist die Anordnung der optischen Erfassungseinheit beliebig, sofern der gewünschte Zweck erreicht wird. Dabei können neben Größe, Form und Farbe beispielsweise auch Oberflächenstrukturen oder Schatten erfasst werden, die Informationen über die Ausrichtung an der Registrier-und/ oder Entnahmestelle geben können.

Nach einer Ausführungsform umfasst die Greifeinrichtung mindestens zwei, unabhängig voneinander bewegbare Greif- arme. Aufgrund der Komplexität der unterschiedlichsten Formteile, die erfasst werden müssen, sieht eine Ausfüh- rungsform vor, die Greifarme in allen Richtungen des Ko- ordinatensystems bewegbar zu gestalten.

Zum sicheren Greifen können die Greifarme mit Saugköpfen ausgebildet sein, die über eine angeschlossene Unterdruck- quelle aktivierbar sind. Derartige Saugköpfe aus einem reversibel verformbaren Material sind auch geeignet, sensible und spröde keramische Gegenstände"weich"zu greifen und Beschädigungen zu vermeiden.

Nach einer Ausführungsform ist die Greifeinrichtung so programmiert, dass das jeweilige Formteil unter Einhaltung mindestens eines Mindestabstandes der nachstehend genannten Art auf dem Brenntisch abgelegt wird : - Mindestabstand zum Rand des Brenntisches, - Mindestabstand zu bereits vorher abgelegten Formteilen, - Mindestabstand zu bereits erfassten, anschließend abzu- legenden Formteilen.

Ein Mindestabstand zum Rand des Brenntisches soll dafür sorgen, dass das Brenngut beispielsweise nicht gegen eine Brennerdüse im Ofen stößt.

Ein Mindestabstand zu bereits vorher abgelegten Formteilen soll sicherstellen, dass insbesondere glasierte Teile nicht während des Brandes miteinander verkleben (versintern).

Der Mindestabstand kann aber auch ein Formteil berück- sichtigen, welches erst anschließend abgelegt wird, sofern es bereits von der optischen Einrichtung erfasst ist.

Die automatische Greifvorrichtung ermöglicht es aufgrund der beschriebenen Konstruktion und Programmierung, den Mindestabstand auf unter 2 cm einzustellen.

Es kann zweckmäßig sein, bestimmte Formteile auf definier- ten Flächen des Brenntisches abzulegen, wie bereits ausge- führt. Dies kann bei der Programmierung bereits berück- sichtigt werden. Entsprechende Eingriffe können aber auch durch das Bedienungspersonal manuell erfolgen. Sobald dieses Teil gesetzt ist und die dann belegte Fläche des Brenntisches neu bestimmt ist, kann das nächste Teil ge- setzt werden.

Es ist möglich, die Besatzfläche (die Brenntischfläche) in vorbestimmte Teilflächen zu gliedern, beispielsweise in Raster von 10 x 10 cm. Dies ermöglicht es, zum Beispiel bei farblichen Markierungen oder entsprechenden Sensoren, die einzelnen Teile exakt abzulegen und exakt zu bestimmen, welche Teile jeweils wo aufliegen. In diesem Zusammenhang können auch eine oder mehrere, aneinander grenzende Teilfläche (n) einem bestimmten Formteil zugeord- net werden.

Soll ein Teil beispielsweise nur in der Mitte des Brenn- tisches gebrannt werden, steht ein solches Teil aktuell aber nicht zur Verfügung, kann der entsprechende Platz auf dem Brenntisch durch entsprechende Programmierung freige- lassen und später bestückt werden, sobald das Teil zur Entnahmestelle und zur Greifeinrichtung transportiert wurde.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass die einzelnen Formteile der Produktion datenmäßig erfasst sein müssen, um sie mit den Erfassungsdaten der optischen Ein- richtung abzugleichen beziehungsweise entsprechende Berechnungen für die Greifeinrichtung und die Belegung des Brenntisches durchführen zu können.

Daraus folgt dann unmittelbar, dass dieselben Daten auch für eine automatisierte Entnahme der Formteile vom Brenn- tisch nach einem Brennvorgang dienen können. Das Prinzip ist dann lediglich umgekehrt, wobei der Vorteil besteht, dass die Entnahme vom Brenntisch aus erfolgt, wo die Position der einzelnen Formteile beim Besetzen bereits exakt bestimmt wurde.

Die beschriebene Vorrichtung lässt sich auch für andere Handhabungen von keramischen Teilen anwenden, zum Beispiel zum Einordnen in Regalen, zur Entnahme aus Regalen oder dergleichen.