Verfahren und Vorrichtung zum Aufbau einer werkstückbezogenen

Werkstückgreifeinrichtung für die Pressenautomatisierung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbau einer

Werkstückgreifeinrichtung für die Pressenautomatisierung,

Werkstückgreifeinrichtungen zur Pressenautomatisierung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Eine Werkstückgreifeinrichtung betreffender Art weist einen einteilig oder mehrteilig ausgebildeten Träger auf, an dem wenigstens ein Greifmittel, (wie bspw. ein Vakuumsauger, ein Pneumatikspanner, ein Magnetgreifer oder dergleichen) angeordnet ist. Bei dem Träger kann es sich auch um eine aus mehreren Trägerrohren, Balken, Profilträgern und dergleichen gebildete

Rahmenstruktur handeln. Zur Durchführung eines Werkstücktransports ist wenigstens eine Werkstückgreifeinrichtung mit Hilfe wenigstens einer

Antriebseinrichtung (bspw. einem Roboter, einem Feeder, einem Crossbar-Feeder oder dergleichen) bewegbar. Zum allgemeinen Stand der Technik wird auf die Patentschriften DE 10 2010 035 983 B3, DE 10 2011 001 924 B4, EP 1 600 226 B1 , EP 1 862 237 A , EP 2 377 630 A1 und WO 2014/014172 A1 hingewiesen.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorschläge bekannt, um den Aufbau einer Werkstückgreifeinrichtung zu vereinfachen. Die DE 100 64 974 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur einfacheren Verbindung von Trägerrohren und ein modulares Greifersystem unter Anwendung dieser Vorrichtung. Die DE 101 23 661 A1 beschreibt einen Bauteilgreifer in Baukastenausführung. Auch die DE 197 51 502 A1 beschreibt einen Baukasten, sowie eine aus standardisierten Rohrelementen und Steckverbindungen aufgebaute Greif- und Transporthandhabe und ein Verfahren zum Aufbau und Justieren derselben.

Ein weitreichenderer Ansatz wird in der nächstliegenden DE 10 2010 053 401 A1 beschrieben. Um die Integration einer Pressenanlagen-Mechanisierung zum

Handhaben von Blechwerkstücken (Förmlingen) in eine Pressenanlage zu vereinfachen und die Integrationszeit zu verringern, wird vorgeschlagen, die

Mechanisierung entsprechend Konstruktionsvorgaben abseits der Pressenanlage aufzubauen und zur Einstellung und/oder Justierung, sowie zur Optimierung, die Bewegungsbahn durch Bewegungssimulation zu überprüfen.

Die Erfindung soll Möglichkeiten aufzeigen, wie der Aufbau und die Inbetriebnahme einer Werkstückgreifeinrichtung betreffender Art weitergehend vereinfacht werden kann.

Dies gelingt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Mit einem nebengeordneten Anspruch erstreckt sich die Lösung der Aufgabe ferner auf eine zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete erfindungsgemäße Vorrichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbau einer werkstückbezogenen

Werkstückgreifeinrichtung für die Pressenautomatisierung, wobei

werkstückspezifische Komponenten an einem Träger befestigt werden, sieht vor, dass die exakten Positionen und Ausrichtungen der am Träger zu befestigenden werkstückspezifischen Komponenten mit Hilfe eines Bewegungsautomaten angezeigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient somit dem mittels Bewegungsautomaten (bzw. Manipulator) automatisierten Aufbau einer werkstückbezogenen

Werkstückgreifeinrichtung. Das Anzeigen der exakten Positionen und Ausrichtungen erfolgt automatisch, womit gemeint ist, dass der Bewegungsautomat nicht manuell bewegt bzw. gesteuert wird, sondern die entsprechende Position und Ausrichtung für eine am Träger zu befestigende Komponente durch selbsttätige Fahr- bzw.

Stellbewegungen des Bewegungsautomaten angezeigt wird.

Eine aufzubauende Werkstückgreifeinrichtung dient insbesondere dem Einlegen oder Entnehmen von Blechwerkstücken oder blech- bzw. schalenartigen

Werkstücken (wie bspw. aus Kunststoff- oder Kunststoffverbund, z. B. CFK oder GFK, gebildete Werkstücke) an einer Pressenstation (oder dergleichen) oder innerhalb einer Pressenstraße. Selbsterklärend ist eine betreffende Werkstückgreifeinrichtung spezifisch bzw. individuell an das zu greifende Werkstück (oder gegebenenfalls auch an mehrere zu greifende Werkstücke) angepasst, was im Rahmen der Erfändung als werkstückbezogene Werkstückgreifeinrichtung bezeichnet wird. Werkstückspezifische bzw. werkstückindividuelle Komponenten sind

insbesondere in ihrer Lage (Position und Ausrichtung) an die Geometrie des zu greifenden Werkstücks angepasste Greifmittel (wie bspw. Vakuumsauger,

Pneumatikspanner, Mag netg reifer, Schaufeln oder dergleichen) und Sensoren.

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft, zumindest hinsichtlich der Anzeige von Positionen und Ausrichtungen für die zu befestigenden werkstückspezifischen Komponenten, automatisch ab (wie obenstehend erläutert), wobei die eigentliche Befestigung der werkstückspezifischen Komponenten am Träger der aufzubauenden Werkstückgreifeinrichtung typischerweise manuell durch Personal erfolgt. Der Befestigung können sich weitere Arbeitsschritte, wie bspw. der Aufbau einer elektrischen Verkabelung und/oder einer Pneumatik- bzw. Vakuumverschlauchung, anschließen.

Das Anzeigen bzw. Vorgeben der exakten Positionen und Ausrichtungen der am Träger zu befestigenden werkstückspezifischen Komponenten erfolgt

erfindungsgemäß mit Hilfe wenigstens eines Bewegungsautomaten oder

gegebenenfalls auch mehreren Bewegungsautomaten. Bei diesem

Bewegungsautomaten handelt es sich insbesondere um einen Gelenkarm- Industrieroboter (Mehrarm-Gelenkroboter bzw. Mehrachsroboter), an dessen Roboterarm bspw. eine geeignete Zeigereinrichtung (die bspw. stabförmig oder tellerartig oder in sonstiger geeigneter Weise ausgebildet ist) angebunden ist. Ein Bewegungsautomat kann bspw. auch ein Portalsystem (kartesisches Portalsystem) sein.

Der Träger, an dem die werkstückspezifischen Komponenten befestigt werden sollen, kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Bei dem Träger kann es sich auch um eine aus mehreren Trägerrohren, Balken, Profilträgern und/oder dergleichen gebildete Rahmenstruktur handeln, wie eingangs erläutert. Eine mögliche Vorgehensweise beim Aufbau einer Werkstückgreifeinrichtung sieht vor, dass der, gegebenenfalls nach Konstruktionsvorgaben vorgefertigte bzw. vormontierte, Träger in einer definierten Raumiage und Ausrichtung gehalten wird, während mit Hilfe des Bewegungsautomaten die Positionen und Ausrichtungen der daran zu befestigenden werkstückspezifischen Komponenten angezeigt werden, wozu der Steuerung des Bewegungsautomaten die Raumlage und Ausrichtung des Trägers bekannt ist. Eine andere mögliche Vorgehensweise beim Aufbau sieht vor, dass der Träger nach Konstruktionsvorgaben entsprechend der mit Hilfe des

Bewegungsautomaten angezeigten Positionen und Ausrichtungen für die daran zu befestigenden werkstückspezifischen Komponenten aufgebaut wird. Auch

Kombinationen beider Vorgehensweisen sind möglich. Nachdem eine Komponente verbaut wurde, kann per Steuerbefehl die Position der als nächstes zu verbauenden Komponente angezeigt werden, wobei sich der Bewegungsautomat weitgehend automatisch und kollisionsfrei in die nächste Position bewegt.

Die Erfindung ermöglicht den im Wesentlichen einbaufertigen Aufbau einer werkstückbezogenen Werkstückgreifeinrichtung abseits der Pressenstation bzw. Pressenstraße, in der nachfolgend die Werkstückg reifei n richtu ng zur Bedienung wenigstens einer Presse verwendet werden soll. Der Aufbau kann ohne

Pressenwerkzeug, das mit der aufzubauenden Werkstückgreifeinrichtung bedient werden soll, erfolgen. Der Aufbau kann vor allem aber auch ohne das Werkstück, das mit der aufzubauenden Werkstückgreifeinrichtung gegriffen werden soll, erfolgen. Die Erfindung ermöglicht damit den werkzeugfreien und werkstücklosen Aufbau (oder gegebenenfalls auch Umbau) einer werkstückbezogenen

Werkstückgreifeinrichtung. Darin unterscheidet sich die Erfindung grundlegend zu der in der DE 10 2010 053 401 A1 beschriebenen Vorgehensweise, die zwingend ein Werkstück (Förmling) und eine Aufnahmevorrichtung für dieses Werkstück vorsieht. Bei diesem Werkstück handelt es sich häufig um einen aufwändig und teuer hergestellten Prototyp. Der im Rahmen der Erfindung verwendete

Bewegungsautomat dient quasi als Ersatz für ein Werkstück, insbesondere

Blechwerkstück oder dergleichen, und eine Aufnahme- bzw. Ablagevorrichtung zur Nachbildung der exakten Lage. Der Bewegungsautomat und dessen

Steuereinrichtung bilden sozusagen virtuell das zu greifende Werkstück ab. ln vorteilhafter Weise ermöglicht die Erfindung den Aufbau einer

werkstückbezogenen bzw. werkstückindividuellen Werkstückgreifeinrichtung unabhängig von der Pressenstation bzw. Pressenstraße und unabhängig vom Pressenwerkzeugaufbau. Mit dem Aufbau der Werkstückgreifeinrichtung kann jederzeit ohne Vorbedingungen begonnen werden, was zu einer Terminentzerrung führen kann. Die Aufbauzeit und die Integrationszeit in die Pressenstation bzw.

Pressen straße werden gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen deutlich reduziert. Mit der Erfindung gehen sowohl logistische und zeitliche Vorteile als auch erhebliche Material-, Platz- bzw. Raum- und Kostenvorteile einher. Daraus ergeben sich auch positive Effekte für den Pressenwerkzeugbau.

Bevorzugt können mit Hilfe des Bewegungsautomaten die am Träger zu

befestigenden werkstückspezifischen Komponenten einzeln in ihre exakte Position und Ausrichtung bewegt werden. Die als nächstes zu verbauende

werkstückspezifische Komponente wird also mit Hilfe des Bewegungsautomaten in der als nächstes angefahrenen Position bereitgestellt. Am Beweg u ng sa utomaten kann hierzu ein geeigneter Halter (bspw. Greifhalter, Saughalter oder dergleichen) angebunden sein (bspw. am Roboterarm), mit dem die als nächstes zu befestigende Komponente insbesondere derart aufgenommen und gehalten werden kann, dass diese ohne Absetzen oder Umsetzen direkt am Träger der aufzubauenden

Werkstückgreifeinrichtung befestigt und hierbei insbesondere auch ausgerichtet und justiert werden kann. Nachdem eine Komponente verbaut wurde, kann per

Steuerbefehl die nächste Position angefahren werden, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der Bewegungsautomat die als nächstes zu verbauende Komponente aufnimmt und insbesondere selbstständig aufnimmt (bspw. aus einer Bereitstellung) und in die richtige Verbauposition und -ausrichtung bewegt.

Die Positions- und Ausrichtungsdaten für die am Träger der aufzubauenden

Werkstückgreifeinrichtung zu befestigenden werkstückspezifischen Komponenten können automatisiert aus einem CAD-Datensatz für das mit der aufzubauenden Werkstückgreifeinrichtung zu greifende Werkstück ermittelt bzw. aus diesen CAD- Daten abgeleitet werden. Damit können die in der Regel ohnehin vorhandenen CAD- Daten des zu greifenden Werkstücks, die bspw. für den Pressenwerkzeugaufbau erforderlich sind, und/oder gegebenenfalls auch die Daten zu dessen genauen Positionierung und Ausrichtung im zu bedienenden Pressenwerkzeug (oder dergleichen) zur Steuerung des Bewegungsautomaten genutzt werden. Die

Anordnung der werkzeugspezifischen Komponenten bezüglich des zu greifenden Werkstücks kann automatisiert oder manuell vorgegeben werden. Das Erzeugen der Steuerdaten für den Bewegungsautomaten aus den CAD-Daten des zu greifenden Werkstücks, oder gegebenenfalls auch aus den CAD-Daten des zu bedienenden Pressenwerkzeugs, kann automatisiert mit Hilfe einer geeigneten Software erfolgen.

Bevorzugt wird automatisiert eine ideale Abfolge bzw. Reihenfolge zum Befestigen aller werkstückspezifischen Komponenten am Träger ermittelt und ausgeführt. Eine ideale Abfolge kann sich bspw. aus einer geforderten Zugänglichkeit für den

Bewegungsautomaten und/oder für das Personal ergeben, wobei auch

ergonomische Gesichtspunkte für das Personal berücksichtigt werden können.

Ferner kann automatisiert eine zum Befestigen aller werkstückspezifischen

Komponenten am Träger optimierte und insbesondere optimale Raumlage für den Träger ermittelt werden, die bei den automatisch ausgeführten Bewegungen des Bewegungsautomaten entsprechend berücksichtigt wird. Die optimale Raumlage kann sich bspw. aus einer geforderten Zugänglichkeit für den Bewegungsautomaten und/oder für das Personal ergeben, wobei auch ergonomische Gesichtspunkte für das Personal berücksichtigt werden können.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufbau einer werkstückbezogenen Werkstü ckg reifei n richtu ng für die Pressenautomatisierung weist wenigstens einen Bewegungsautomaten mit einer Steuereinrichtung auf, wobei der

Bewegungsautomat und die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sind, automatisch die exakten Positionen und Ausrichtungen der an einem Träger der aufzubauenden Werkstückgreifeinrichtung zu befestigenden werkstückspezifischen Komponenten anzuzeigen.

Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner (wenigstens) eine Halteeinrichtung, mit der der Träger der aufzubauenden Werkstückgreifeinrichtung in einer gegenüber dem Beweg ungsautomaten definierten Position und Raumlage, insbesondere einer optimierten Raumlage, gehalten werden kann.

Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine

Computereinrichtung, mit der automatisiert Steuerdaten für den

Beweg u ngsa utomaten aus den CAD-Daten des mit der aufzubauenden

Werkstückgreifeinrichtung zu greifenden Werkstücks (oder gegebenenfalls auch mehrerer zu greifender Werkstücke) und/oder eventuell auch aus den CAD-Daten wenigstens eines zu bedienenden Pressenwerkzeugs erzeugt werden können. Dies erfolgt insbesondere mit Hilfe einer geeigneten Software. Die mit Hilfe der

Computereinrichtung automatisiert erzeugten Steuerdaten werden an die

Steuereinrichtung des Bewegungsautomaten übergeben (oder von der

Steuereinrichtung eingelesen), die hieraus Steuerbefehle generiert und eine entsprechende Steuerung des Bewegungsautomaten bewerkstelligt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für den Aufbau unterschiedlicher werkstückbezogener Werkstückgreifeinrichtungen verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert. Die in der Figur gezeigten und/oder die nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch losgelöst von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 100 zum Aufbau einer werkstückbezogenen Werkstückgreifeinrichtung 200 für die Pressenautomatisierung umfasst einen Bewegungsautomaten in Gestalt eines Gelenkarm-Industrieroboters 110 und eine veränderbare bzw. einstellbare Halte- bzw. Spanneinrichtung 130, mit der der Träger 210 der aufzubauenden Werkstückgreifeinrichtung 200 in einer gegenüber dem Roboter 1 10 definierten Position und Raumlage gehalten werden kann. Bei der von dem Träger 210 eingenommenen Raumlage handelt es sich um eine optimierte Raumlage, wie obenstehend erläutert. Mit Hilfe des Roboters 110 werden die am Träger 210 zu befestigenden

werkstückspezifischen Komponenten einzeln in ihre exakte Position und Ausrichtung bewegt und können dann von einem Mitarbeiter manuell am Träger 210 befestigt werden. Bei diesen werkstückspezifischen Komponenten handelt es sich bspw. um Vakuumsauger (Sauggreifer), Pneumatikspanner, Magnetgreifer, Schaufel- oder Gabelheber (Untergreifheber), Sensoren (bspw. zur Erfassung einer

Werkstückaufnahme) und/oder dergleichen.

Die werkstückspezifischen Komponenten werden einzeln in einer vorab ermittelten idealen Abfolge am mehrteiligen Träger 210 befestigt. Nachdem im dargestellten Beispiel der untere Vakuumsauger 221 positions- und ausrichtungsgenau am Träger 210 befestigt wurde, verfährt der Roboter 110 auf Knopfdruck zur nächsten Position und nimmt unterwegs den als nächstes zu verbauenden Vakuumsauger 222 (oder eine andere als nächstes zu verbauende Komponente) auf und bewegt diese automatisch in die richtige Verbauposition und -läge (wie dargestellt). Hierzu ist am Roboterarm des Roboters 110 ein Halter 115 angeordnet, der ein direktes Befestigen der gehaltenen Komponente 222 am Träger 210 ohne Absetzen oder Umsetzen ermöglicht. Die Ausrichtung der zu befestigenden Komponente 222 ist durch die strichpunktierte Linie A veranschaulicht. In analoger Weise können am Träger 210 weitere werkstückspezifische Komponenten mit exakter Position und Ausrichtung befestigt werden.

Alternativ zu der vorausgehend erläuterten Vorgehensweise kann vorgesehen sein, dass mit Hilfe des Roboters 110 nur die exakten Positionen und Ausrichtungen der am Träger 210 zu befestigenden werkstückspezifischen Komponenten angezeigt werden, wobei die jeweilige Komponente dann manuell montiert und ausgerichtet wird. Der Roboter 110 fungiert hierbei quasi als Schablone.

Bei dem mit der gezeigten aufzubauenden Werkstückgreifeinrichtung 200 zu greifenden Werkstück handelt es sich insbesondere um ein Blechwerkstück oder ein blechartiges Werkstück, wie obenstehend erläutert.

Mit Hilfe der Computereinrichtung 300 können automatisiert Steuerdaten für den Roboter 1 10 aus den CAD-Daten des mit der aufzubauenden Werkstückgreifeinrichtung 200 zu greifenden Werkstücks (oder gegebenenfalls mehrerer zu greifender Werkstücke) erzeugt werden. Alternativ oder ergänzend können auch CAD-Daten eines Pressenwerkzeugs, das mit der aufzubauenden Werkstückgreifeinrichtung 200 bedient werden soll, herangezogen werden. Dies erfolgt insbesondere mit Hilfe einer geeigneten Software. Die von der

Computereinrichtung 300 automatisiert erzeugten Steuerdaten werden an die Steuereinrichtung 120 des Roboters 110 übergeben, die hieraus Steuerbefehle generiert und eine entsprechende Steuerung des Roboters 110 vornimmt.

Bezugszeichen liste

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbau einer werkstückbezogenen Werkstückgreifeinrichtunq für die Pressenautomatisierung

100 Vorrichtung

10 Roboter (Bewegungsautomat)

115 Halter (Geber)

120 Steuereinrichtung

130 Halteeinrichtung

200 Werkstückgreifeinrichtung

210 Träger

221 werkstückspezifische Komponente (Vakuumsauger)

222 werkstückspezifische Komponente (Vakuumsauger)

300 Computereinrichtung

A Ausrichtung

CAD CAD-Daten