Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern von Schüttgut-Teilen, bei dem die Schüttgut-Teile in einer dosierten Menge auf wenigstens ein Plattenelement befördert und zum Ordnen durch eine annähernd senk- recht zu diesem Plattenelement gerichtete Bewegung von diesem abge- hoben werden, sowie ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem Verfahren gemäss der Druckschrift EP-A-1 513 749 zum Zu- führen von Schüttgutteilen werden diese aus einer in einem Speicher mehrfach übereinander angeordneten Schüttgutteile in eine individuell verteilte und entwirrte Lage in Griffweite eines Roboters befördert. Bei einer Vorrichtung ist eine horizontal angeordnete Schwingförderfläche mit Mitteln zum Vorschub oder Rückzug der Schüttgutteile in x- bzw. y- Richtung und zudem mit Mitteln zum Anregen einer Schwingung der Schwingförderfläche in z- Richtung vorgesehen. Eine Kamera und ein Sensor sind zum individuellen Erfassen der Anzahl, Lage und Ausrich- tung der vereinzelten Schüttgutteile vorhanden. Ein Prozessor dient zur Verarbeitung der Sensorsignale und zur Generierung von Steuerbefeh- len, mitunter von einer Schwingbewegung in z- Richtung mit in x- Rich- tung kontinuierlich zunehmender, programmierbaren Amplituden. Die Schwingbewegung in z- Richtung erfolgt alternierend oder wenigstens teilweise gleichzeitig und koordiniert mit einer Vorschub- oder Rückzugs- förderung der Schüttgutteile in x- oder in x- und y- Richtung. Zumindest für eine Momentaufnahme durch die Kamera bis zur Entnahme von Schüttgutteilen durch den Roboter werden alle Bewegungen der Schwingförderfläche gestoppt, um die Positionen der Teile zu erfassen.

Mit diesem Verfahren können Schüttgutteile in verschiedenen Richtun- gen bewegt und auf der Schwingförderfläche entwirrt und individuell ver- teilt werden, so dass sie von einem Roboter einzeln gefasst und auf ei- nem separaten Stelle abgelegt werden können. Dieses Verfahren und die für dieses verwendete Vorrichtung sind aber relativ aufwändig in der Handhabung und zudem sind sie nicht sonderlich leistungsfähig mit der Fördermenge.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Gerät nach der eingangs erwähnten Gattung derart weiterzuent- wickeln, dass mit ihm bei einer verhältnismässig einfachen und kompak- ten Konstruktion ein effizienteres und produktiveres Fördern der Schütt- gut-Teile ermöglicht wird. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Gerät nach den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Mit diesem erfindungsgemässen Verfahren, das Plattenelement zumin- dest quer zu seiner Auflagefläche für die Schüttgut-Teile durch wenigs- tens einen, vorzugsweise durch zwei aufeinanderfolgende Impulse auf und ab zu bewegen, so dass die auf dem Plattenelement befindlichen Schüttgut-Teile beim jeweiligen Impuls von diesem kurzzeitig abgehoben werden, kann eine schnelle und wirksame Einzelauflage der Teile auf dem Plattenelement herbeigeführt werden, so dass diese einfach geortet und ihre Lage auf dem Plattenelement leicht und sicher erfasst werden können. Anschliessend kann der Manipulator entsprechend angesteuert und sein Greifer die Teile fassen und an eine bestimmte Position neben dem Gerät ablegen.

Es hat sich überraschend herausgestellt, dass ein Verteilen der Schütt- gut-Teile auf dem Plattenelement für ihre Ortung äusserst schnell und sicher erzielt werden kann, wenn insbesondere zwei aufeinanderfolgende Impulse initiiert werden und dabei das Zeitintervall zwischen den beiden Impulsen so gewählt wird, dass die Schüttgut-Teile unmittelbar nach dem ersten Impuls beim Auftreffen auf dem Plattenelement durch den zweiten Impuls wieder von diesem abgehoben werden.

Sehr vorteilhaft ist das Plattenelement zumindest transparent durchsich- tig gefertigt, so dass die Aussenkonturen der oberhalb vom Plattenele- ment liegenden Schüttgut-Teile nach den erfolgten Impulsen unterseitig fotografisch erfasst werden können, daraus die x- und y-Koordinaten der jeweiligen Positionen sowie die Ausrichtung derselben bestimmt und für einen Greifer des Manipulators als Positionswerte dienen. Auf diese Weise kann eine Kamera, ein Zeilenscanner oder dergleichen in dem er- findungsgemässen Gerät sehr platzsparend integriert und die jeweiligen Positionen der Teile einfach erfasst werden. Zweckmässigerweise werden die Impulsbewegungen auf das Platten- element durch wenigstens einen elektromagnetisch wirkenden Verstell- mechanismus erzeugt, bei dem der Verstellhub ca. 0.1 bis einige Millime- ter beträgt und dies bei einer jeweiligen Impulszeitdauer von Sekunden- bruchteilen erfolgt.

Die Erfindung sowie weitere Vorteile derselben sind nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemässes Gerät in perspektivischer Ansicht mit einem Längsschnitt seines Gehäuses;

Fig. 2 bis Fig. 6 jeweils ein Prinzipschema des erfindungsgemässen Gerätes mit den einzelnen Schritten des Verfahrens der Förde- rung der Schüttgut-Teile;

Fig. 7 einen Längsschnitt eines Greifers für das erfindungsgemässe Gerät nach Fig. 1; und

Fig. 8 eine perspektivische Explosionsansicht des Greifers nach Fig. 7. Das in Fig. 1 gezeigte Gerät 10 ist mit einem seitlich zugänglichen Ein- füllbehälter 11 für die Aufnahme von Schüttgut versehen. Bei dem Schüttgut kann es sich um verschiedenartige Teile handeln, wie zum Beispiel um Zulieferteile für die automatisierte Montage von Maschinen, Geräten, Maschinenkomponenten oder ähnlichem, oder um Teile, die in Bearbeitungsmaschinen, wie Stanz-, Fräs-, Bohr- oder ähnliche Maschi- nen zu- oder weggeführt werden. So können bei einem Rundtaktautoma- ten fortwährend geleerte Nester wieder mit solchen Teilen gespeist wer- den. Es kann sich im Prinzip ebenso um Teile für Verpackungsmaschi- nen handeln, wie zum Beispiel im Lebensmittel-, Medizin-, Pharmaziebe- reich oder dergleichen. Es sind auch Anwendungen bei Beschickungen von Bearbeitungsmaschinen, wie Spritzgiessmaschinen, möglich. Dieses Gerät 10 umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 25, diesen Einfüllbe- hälter 11, eine mit diesem zusammenwirkende Fördereinrichtung 12, ein Plattenelement 20, wenigstens einen Manipulator 30 mit einem oberhalb des Plattenelementes 20 verstellbaren Greifer 35 mit einem Schwenkarm 32 sowie eine nicht näher gezeigte elektronische Steuerung für ein au- tomatisiertes Fördern des Schüttgutes im Gerät.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Fördereinrichtung 12 durch einen Plattenförderer realisiert, dem mehrere schräg nach oben verlau- fende Platten 13, 14, 15, 13', 14‘ zugeordnet sind, die mit ihren Seiten- flächen abgestuft parallel zueinander angeordnet sind. Diese Platten 13, 14, 15 können unabhängig voneinander in ihrer Längserstreckung oszil- lierend auf- und abbewegt werden und sie ermöglichen dabei ein stufen- weises dosiertes Fördern von Schüttgut-Teilen auf ihren Oberseiten vom Einfüllbehälter 11 bis zum Oberlauf und einer schräg nach unten führen- den Rampe 16, die sich bis auf die Oberseite des Plattenelementes 20 erstreckt.

Ein solcher Plattenförderer ist an sich bekannt und es ist daher nicht mehr näher darauf eingegangen. Dieser bietet den Vorteil, dass durch seine Anordnung mit dieser Stufenförderung Platz gespart wird und das Gerät 10 entsprechend kompakter gebaut werden kann und ausserdem können die Schüttgut-Teile 21 vom Einfüllbehälter 11 schnell und einzeln oder in kleiner Anzahl getaktet zugeführt werden. Die Schräge der Plat- ten 13, 14, 15, 13', 14' kann ferner noch je nach Form und Grösse der Teile optimal eingestellt werden.

Gemäss Fig. 2 und Fig. 3 werden diese Schüttgut-Teile 17, 18, 19 via diese Rampe 16 nacheinander zugeführt und sie liegen üblicherweise ohne gezielte Ausrichtung neben- und aufeinander auf dem Plattenele- ment 20. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird das Plattenelement 20 ge- mäss Fig. 4 zumindest quer zu seiner Auflagefläche 20' durch wenigs- tens einen, vorzugsweise durch zwei aufeinanderfolgende Impulse auf- und abbewegt, so dass die auf dem Plattenelement 20 befindlichen Schüttgut-Teile 17, 18, 19 beim jeweiligen Impuls von diesem kurzzeitig abgehoben werden, wie dies schematisch ersichtlich ist.

Sehr vorteilhaft wird bei zumindest zwei aufeinanderfolgenden Impulsen ein solches Zeitintervall zwischen den beiden Impulsen gewählt, dass die Schüttgut-Teile 17, 18, 19 unmittelbar nach dem ersten Impuls beim Auf- treffen auf dem Plattenelement 20 durch den zweiten Impuls wieder von diesem abgehoben werden.

Mit einem solchen Steuern der impulsartigen Auf- und Abbewegungen des Plattenelementes 20 kann innerhalb von sehr kurzer Zeit von weni- ger als einer Sekunde eine verlässliche Ausrichtung der Teile 17, 18, 19, wie in Fig. 5 dargestellt ist, erzielt werden.

Der Hub und die Impulszeitdauer der Bewegungen des Plattenelementes 20 bei einem jeweiligen Impuls werden in Abhängigkeit zumindest des

Gewichtes und vorzugsweise der AUssenform der Schüttgut-Teile 17, 18, 19 festgelegt.

Die Einstellung und das Ausfuhren der Impulsbewegungen des Platten- elementes 20 erfolgt durch eine elektronische Steuerung, die vorzugs- weise als Prozessor in einem im Gerät 10 integrierten Computer mit ei- nem Display und Tastatur mit einem geeigneten Software-Programm be- werkstelligt ist. Mit dieser Steuerung können die notwendigen Parameter eingegeben und die Schüttgut-Teile vollautomatisch zu der richtigen Ab- lageposition ausserhalb des Gerätes geführt werden, wie dies in Fig. 6 mit dem durch den Greifer 35 abgelegten Teil 19 veranschaulicht ist. Die Erzeugung der einen bzw. vorzugsweise der zwei Impulsbewegun- gen erfolgt durch einen elektromagnetisch wirkenden Verstellmechanis- mus 22, bei dem der Verstellhub ca. 0.1 bis einige Millimeter beträgt und dies bei einer jeweiligen Impulszeitdauer von Sekundenbruchteilen ge- taktet ist.

Das Plattenelement 20 ist bei ihren vier Ecken auf jeweils einem Ver- stellmechanismus 22 abgestützt, welcher aus je einem aussenseitig das Plattenelement 20 geführten Hubbolzen 23 und einer diesen umgeben- den Magnetspule 24, welche durch elektrischen Strom beaufschlagt wird, um das Plattenelement 20 impulsartig mit einem Hub quer zu seiner Auf- lagefläche 20' hochzubewegen, das sich dann anschliessend bei Ab- schalten der Stromzufuhr durch sein Eigengewicht wieder nach unten in die Ausgangsstellung absenkt. Der jeweilige Verstellmechanismus 22 ist mit der elektronischen Steuerung für die Einstellung und das Ausführen der Impulsbewegungen verbunden. Vorteilhaft stösst der Hubbolzen 23 nach dem Beschleunigen nach oben an einen oberen Anschlag, so dass er und damit das Plattenelement 20 ruckartig stoppt und damit das Ab- heben der Teile zusätzlich begünstigt.

Es wird damit bezweckt, dass die Schüttgut-Teile 17, 18, 19 nach dem durch die Impulse bewirkten kurzzeitigen Abheben neben- und nicht auf- einander auf dem Plattenelement 20 liegen. Es ist ausserdem noch ein Rahmen 29 über dem Plattenelement 20 angeordnet, mittels dem verhin- dert wird, dass die Teile seitlich herunterfallen.

In diesen Positionen werden die gerichteten Schüttgut-Teile 17, 18, 19 sodann fotografisch geortet und ihre x- und y-Koordinaten in Bezug auf ihren Schwer- oder einen Bezugspunkt und ihre Ausrichtung der von der Auflagefläche 20' des Plattenelementes 20 gebildeten Ebene erfasst und durch die Steuerung ausgewertet und gespeichert. Erfindungsgemäss ist das Plattenelement 20 zumindest transparent oder ganz durchsichtig ausgebildet, damit die darauf befindlichen Schüttgut- Teile 17, 18, 19 von einer Kamera 26 via einen mit dieser zusammenwir- kenden Reflektor 27 unterhalb des Plattenelementes 20 geortet werden können. Durch diese transparente oder durchsichtige Ausbildung des Plattenelementes 20 kann die Kamera 26 zumindest die Unterseiten der Teile 17, 18, 19 durch ein Bild festhalten, durch welches ihre Lagepositi- onen jeweils in Bezug auf die x-, y- und bei Bedarf die z-Koordinate so- wie die Ausrichtung der vom Plattenelement gebildeten Ebene bestimmt werden können.

Dieser als Spiegel vorgesehene Reflektor 27 ist im Gehäuse 25 unter- halb des Plattenelementes 20 in einem Winkel zu diesem befestigt und ist zu der seitlich beim Plattenelement 26 platzierten Kamera 26 so an- geordnet, dass eine oder mehrere digitale Bilder wie annähernd von senkrecht unterhalb des Plattenelementes 26 aufgenommen werden, so dass daraus die x- und y-Koordinaten und die Ausrichtung der Teile ge- nau festgelegt werden können. Der Manipulator 30, wie in Fig. 1 ersichtlich ist, weist einen im Gehäuse 25 in Längs- und in Vertikalrichtung gelagerten Führungskopf 33, einen in diesem integrierten steuerbaren Drehmotor 31 für den schwenkbaren Greifer 35 auf, der parallel zum Plattenelement 20 bewegbar ist Der Führungskopf 33 ist dabei durch eine Führungsstange 34, die vorzugs- weise als eine Gewindespindel ausgebildet ist, seitlich oberhalb des Plat- tenelementes 20 innerhalb des Gehäuses 25 verschiebbar gelagert.

Der schwenkbare Greifer 35 des Manipulators 30 ist somit einerseits vom Führungskopf 33 entlang des Plattenelementes 20 verschiebbar und durch seine Verschwenkbarkeit in eine beliebige Position oberhalb des Plattenelementes 20 bringbar und andererseits an eine bestimmte Stelle neben dem Plattenelement 20 zum Positionieren der Schüttgut-Teile 17, 18, 19 für deren Weiterverarbeitung oder Ablage in einer Box oder der- gleichen bewegbar, wie dies in Fig. 6 angedeutet ist.

Mit der Anordnung des Manipulators 30 und seines Greifers 35 seitlich oberhalb des Plattenelementes ist eine optimale Raumzuordnung zu- sammen mit der Kamera 26 und dem Reflektor 27 unterhalb und der Fördereinrichtung 12 seitlich des Plattenelementes 20 erzielt worden.

Der Manipulator 30 und damit der Greifer 35 werden durch die elektroni- sehe Steuerung entsprechend angesteuert und in die fotografisch erfass- te Position der Schüttgut-Teile 17, 18, 19 geführt, so dass der Greifer 35 ein jeweiliges Teil durch Greiffinger oder durch einen Saugnapf oder dergleichen fasst und anschliessend in die Ablageposition fördert. Die Bestimmung der x-, y- und bei Bedarf der z-Koordinate sowie die Aus- richtung der Teile erfolgt in der Weise, dass der Greifer 35 richtig positi- oniert ist und seine Greiffinger das jeweilige Teil aussen fassen und nicht oben am Teil anstehen.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen einen am Manipulator 30 montierbaren Greifer 35, der aus einem Greifteil 36 mit zwei gegeneinander verschiebbaren Greifbacken 37, einem Betätigungskolben 40, einer Führungseinheit 50 mit Rastmitteln 51 und einem Schaft 45 mit zwei Anschlussbohrungen 46, 47 zusammengesetzt ist. Der Schaft 45 des Greifers 35 ist dabei am Schwenkarm 32 fest montierbar und die Anschlussbohrungen 46, 47 sind mit entsprechenden Bohrungen im Schwenkarm 32 verbunden, die zu einem nicht gezeigten Druckmedium mit einer Ventilsteuerung führen.

Dieser Schaft 45 ist ausserdem mit einer queren Zentrierbohrung 49 als Zentriermittel versehen, damit der Greifer in einer bestimmten Drehposi- tion montierbar ist. Es sind an seinem Umfang beidseitig zu den radial austretenden Anschlussbohrungen 46, 47 mehrere Dichtringe 48 und am unteren Schaftende ist eine Nabe 41 mit vorzugsweise zwei nach unten vorstehenden Einrasthülsen 42 befestigt.

Erfindungsgemäss wirken diese Einrasthülsen 42 mit den Rastmitteln 51 der Führungseinheit 50 derart zusammen, dass bei Betätigung der Rastmittel 51 die Führungseinheit 50 zusammen mit dem Betätigungs- kolben 40 und dem Greifteil 36 mit dem Schaft 45 gekoppelt bzw. durch Eindrücken der radial beweglichen Rastmittel 41 von diesem gelöst wer- den.

Zu diesem Zwecke sind die scheibenförmigen Rastmittel 51 durch ein zwischen diesen angeordnetes Federorgan 52 im Zylinderkopf 44 radial auseinandergedrückt und die Einrasthülsen 42 ragen jeweils durch eine quere Öffnung 51‘ im Rastmittel 51. In diesem gekoppelten Zustand grei- fen die Rastmittel 51 jeweils mit einem Nocken 53 in eine ringförmige Nut 42‘ der Einrasthülse 42. Bei einem manuellen Zudrücken der Rast- mittel 51, die seitlich beim Zylinderkopf 44 vorstehen, werden diese No- cken 53 aus den Nuten 42‘ herausbewegt und der Zylinderkopf 44 der Führungseinheit 50 kann dann vom Schaft 45 weggenommen werden.

In Fig. 8 ist noch die Aussenform der scheibenförmigen Rastmittel 51 und ihre Befestigung im Zylinderkopf 44 mittels Dichtscheiben 54 und einem Deckel 55 mit Befestigungsschrauben 56 veranschaulicht. Damit ist im Rahmen der Erfindung ein einfach handhabbares Schnell- wechselsystem des Greifteils 36 geschaffen worden, mittels dem die Schüttgut-Teile je nach ihrer Form mit einem entsprechenden Greifteil 36 mit geeigneten Greifbacken 37 oder dergleichen gefasst und gefördert werden können. So kann es sich um Finger-, Magnet-, Winkel-, Loch-, Parallel-, Zentrischgreifer oder andere ähnliche Greifer, aber auch um Saugnäpfe handeln. Durch diese wechselbare Führungseinheit 50 kann jedenfalls der Greifteil 36 äusserst einfach ausgewechselt und bedarfs- mässig durch einen andern ersetzt werden.

Beim Greifteil 36 sind die gegeneinander verschiebbaren Greifbacken 37 in Längsführungen 38 in einem Gehäusekopf 43 gelagert und sie werden von dem ebenfalls im Gehäuse 43 sowie von dem in der Führungseinheit 50 in Achsrichtung des Greifers hin- und herbewegbaren Betätigungskol- ben 40 durch ein Umlenkorgan, z.B. ein Keilhaken, verschoben und posi- tioniert. Solche Greifteile 36 sind an sich bekannt und es ist daher nicht näher darauf eingegangen.

Der Betätigungskolben 40 wird durch dieses Druckmedium, wie bei- spielsweise durch Druckluft von der Ventilsteuerung bewegt. Die An- schlussbohrungen 46, 47 im Schaft 45. erstrecken sich durch die Einrast- hülsen 42 und durch Querbohrungen 46', 47' im Zylinderkopf 44 der Füh- rungseinheit 50. Durch das Zuführen des Druckmediums durch die eine oder andere Querbohrung 46‘, 47' wird der Betätigungskolben 40 nach innen oder nach aussen bewegt. Das Gehäuse 43 mit den Greifbacken 37 ist dabei zentrisch am Zylinderkopf 44 befestigt.

Selbstverständlich könnte dieser Greifer 35 noch anders als dargestellt ausgestaltet sein. So könnte zum Beispiel nur eine Einrasthülse 42 und ein Rastmittel 51 vorgesehen sein, die funktionell gleich oder anders Zu- sammenwirken könnten, wie zum Beispiel durch eine Drehbewegung des Rastmittels 51. Auch der Schaft 45 und die Anschlussbohrungen 46, 47 könnten anders geformt sein.

Mit Vorteil ist ein nicht gezeigtes Messelement im Manipulator 30 oder im Gehäuse 25 angeordnet, mittels dem kontrolliert wird, ob der Greifer 35 effektiv ein Schüttgut-Teil gefasst und abgelegt hat. Mit Vorteil werden nur eine begrenzte Anzahl von Schüttgut-Teilen 17, 18, 19, vorzugsweise zwischen 3 und 10 Teilen, diskontinuierlich von der Fördereinrichtung 12 auf das Plattenelement 20 zugeführt. Je nach An- wendung könnte im Prinzip die Zufuhr der Teile auch quasi kontinuierlich auf das Plattenelement 20 erfolgen. Es müsste dann entsprechend das Verteilen durch die Impulse und das Erfassen der Teile aufeinander ab- gestimmt werden. Sobald diese Teile 17, 18, 19 durch den wenigstens einen Impuls auf dem Plattenelement 20 ausgerichtet sind, werden sie anschliessend vom Manipulator 30 gefasst und entfernt, und dies dann wiederholt wird, bis eine bestimmte Anzahl von Teilen neben Plattenele- ment abgelegt sind oder es werden kontinuierlich Teile abgelegt.

Das Gerät 10 ist aus Sicherheitsgründen an sich vom Gehäuse 25 um- schlossen und im Betrieb nicht von aussen zugänglich.

Die Erfindung ist mit den oben erläuterten Ausführungsbeispiel ausrei- chend dargetan. Sie könnte selbstverständlich noch durch weitere Vari- anten erläutert sein. So könnte beispielsweise mehr als ein Manipulator beispielsweise beidseitig oberhalb des Plattenelementes je einer vorge- sehen sein, um die Förderleistung quasi zu verdoppeln.

Bei der Fördereinrichtung könnte selbstverständlich auch anstelle eines Plattenförderers ein eben oder schräg nach oben laufendes Förderband, ein Rüttelförderer oder dergleichen verwendet werden. Das Plattenele- ment könnte auch nur durch einen oder zwei Verstellmechanismen abge- stützt sein.

Auch könnte anstelle einer Kamera ein Zeilenscanner, ein Scanner oder ähnliches in dem erfindungsgemässen Gerät integriert sein und die je- weiligen Positionen der Teile erfassen und lokalisieren. Ein solcher Scanner könnte unterhalb des Plattenelementes als hin- und herbeweg- ter Schlitten mit entsprechenden Mess-Sensoren realisiert sein.