Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Beladen von Werkstückpaletten mit empfindlichen Werkstücken, beispielsweise fertigbearbeiteten Zahnrädern mit einer hohen Oberflächengüte, wobei die Werkstückpaletten gitter- und/oder kammartig angeordnete, vorzugsweise gerade Stäbe und zwischen den Stäben liegende freie Zwischenräumen aufweisen.

Derartige Werkstückpaletten werden beispielsweise zur Aufnahme von Metallteilen verwendet, die für eine Wärmebehandlung in einen Wärmebehandlungsofen eingesetzt, für eine galvanische Oberflächenbehandlung in ein Galvanik-Bad eingesetzt oder zum Fördern durch einen Durchlaufofen auf spezielle Förderanlagen aufgesetzt werden. Die Werkstückpaletten bestehen üblicher- weise aus einem speziellen Stahl, der eine entsprechende Warm¬ festigkeit besitzt. Besonders bei der Anwendung solcher Werk¬ stückpaletten in Wärmebehandlungsöfen kann durch Aufkohlung des Stahls eine starke Verlängerung der Werkstückpalette auf¬ treten. Zusätzlich treten thermische Spannungen auf, die einen starken Verzug der Werkstückpalette hervorrufen.

Das Beladen der Werkstückpaletten mit den Werkstücken erfolgt entweder manuell oder maschinell mittels einer geeigneten Handhabungsmaschine. Werden die empfindlichen Werkstücke in einer Akkordtätigkeit von Hand auf die Werkstückpaletten auf¬ gelegt, so werden diese häufig nicht schonend und mit der

nötigen Sorgfalt gehandhabt. Kleine Beschädigungen, die bei¬ spielsweise durch ein Fallenlassen des Werkstücks auf die Werkstückpalette entstehen können, führen dabei bereits zu Ausschuß.

Eine direkte maschinelle Beladung der Werkstückpaletten, bei der die Werkstücke an einer vorgegebenen Stelle und in einer festgelegten Höhe abgelegt werden, ist ebenfalls schwierig. Ein Loslassen eines Werkstücks in einer vorgegebenen Position führt bei der einen Werkstückpalette dazu, daß das Werkstück auf diese herab fällt und bei einer anderen dazu, daß es auf diese aufgedrückt wird. In beiden Fällen werden empfindliche Werkstücke sehr leicht durch hartes Auftreffen oder festes Aufdrücken auf die Werkstückpalette beschädigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zu schaffen, mit der Werkstückpa¬ letten automatisch, schnell und präzise beladen werden können und empfindliche Werkstücke schonend handhabbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Hal- terung der Werkstückpaletten ein Palettengreifer vorgesehen ist, daß wenigstens eine vorzugsweise ebene Positionierfläche zum Ablegen der Werkstücke mittels mindestens eines Werkstück- greifers vorgesehen ist, daß die leere Werkstückpalette von dem Palettengreifer aus einer oberhalb der Positionierfläche liegenden Absenkposition durch die Ebene der Positionierfläche hindurch in eine unterhalb der Positionierfläche liegende Auf¬ nahmeposition absenkbar ist, wobei der Aufnahmebereich der Werkstückpaletten tiefer liegt als die Ebene der Positionier¬ fläche, daß die Werkstücke nach dem Absenken der Werkstückpa¬ letten auf die Positionierfläche auflegbar sind, und daß die Werkstückpalette von dem Palettengreifer aus der Aufnahmeposi- tion anhebbar ist, wobei die Werkstücke mittels der Werkstück- palette von der Positionierfläche abhebbar sind.

Die Positionierfläche dient als Hilfsebene, auf welche em¬ pfindliche Werkstücke fallengelassen oder aufgedrückt werden können, ohne daß diese dadurch beschädigt werden. Der Palet¬ tengreifer arbeitet vorzugsweise maschinell und ist programm- gesteuert. Er kann beliebig langsam aus der Aufnahmeposition angehoben werden. Dadurch können die Werkstücke sehr schonend mit dem Aufnahmebereich der Werkstückpalette von der Positio¬ nierfläche abgehoben werden.

Die Werkstückpaletten mit den Werkstücken werden dann von dem Palettengreifer beispielsweise auf eine Förderanlage eines Durchgangsofens oder eine sonstige Zubringereinrichtung für einen folgenden Fertigungsschritt gesetzt. Die verwendeten Werkstückpaletten sind zweckmäßigerweise sowohl leer als auch im beladenen Zustand stapelbar.

Die Positionierfläche ist einfacherweise an einem Positionier¬ block ausgebildet. Dieser Positionierblock weist einfach her¬ stellbare taschenartige Materialausnehmungen auf, in welche die Stäbe der Werkstückpalette absenkbar sind.

Um mögliche Beschädigungen der empfindlichen Werkstücke syste¬ matisch auszuschließen, besteht der Positionierblock aus wei- weichem Material, vorzugsweise aus Kunststoff.

Die Werkstückpaletten können gitterartige Paletten sein, deren Gitterstäbe sich jeweils mit beiden Enden an querverlaufende Stäbe anschließen. Andererseits können auch Paletten mit kamm¬ artigen Stäben verwendet werden, deren Stäbe an einem Ende an der Werkstückpalette fest sind und das andere Ende frei ist. Ebenso sind Werkstückpaletten verwendbar, die teilweise git¬ terartig und teilweise kammartig aufgebaut sind. Je nach der Art der verwendeten Werkstückpaletten richtet sich die Aus¬ bildung der Materialausnehmungen.

Die taschenartigen Materialausnehmungen des Positionierblocks können in der Art von einfach zu fertigenden, ineinander über-

gehenden Nuten ausgebildet sein. Die Nuten können sich bei¬ spielsweise kreuzen, damit gitterartige Paletten in den Posi¬ tionierblock absenkbar sind. Durch die Zwischenräume zwischen den Gitterstäben treten die verbleibenden Bereiche des Posi- tionierblocks hindurch, welche die Positionierfläche ausbil¬ den.

Die seitlichen Wände der Materialausnehmungen sind einfacher¬ weise im wesentlichen parallel zur Absenk- und Anheberichtung der Werkstückpalette angeordnet.

Vorteilhaft sind die Stäbe der Werkstückpalette allseitig mit einem seitlichen Abstand zu den Wänden der Materialausnehmun¬ gen in den Positionierblock absenkbar. Diese Maßnahme erlaubt es, daß selbst stark verzogene Werkstückpaletten noch leicht in die Materialausnehmungen des Positionierblocks absenkbar und wieder daraus anhebbar sind, ohne in dem Positionierblock festzuklemmen.

Werkstückpaletten, die wenigstens einen Haltedorn oder ähnli¬ ches mit einer Hinterschneidung aufweisen, können mittels ei¬ nes Palettengreifers mit wenigstens einem Tragefinger gegrif¬ fen werden. Der Palettengreifer greift die Werkstückpalette dann vorteilhafterweise an der vorhandenen Hinterschneidung.

Üblicherweise hängt die von dem Palettengreifer gegriffene Werkstückpalette an dem Palettengreifer und kann ein wenig hin- und herschwingen. Zum Verhindern des Hin- und Herschwin¬ gens und zwecks einer guten Halterung in der vorgegebenen Position kann der Palettengreifer zumindest mit einem zusätz¬ lichen Stützfinger versehen sein, mit dem die Palette relativ zum Palettengreifer in einer konstruktiv vorgegebenen Förder¬ position festlegbar ist.

Der Stützfinger ist zum Festlegen der Werkstückpalette in der vorgegebenen Förderposition zweckmäßigerweise federbelastet

und drückt auf die Werkstückpalette. Dadurch zieht einerseits der Tragefinger an der Werkstückpalette andererseits drückt der Stützfinger auf die Werkstückpalette, so daß diese in der vorgegebenen Position festgelegt ist.

Wenn Werkstückpaletten verwendet werden, deren Aufnahmeberei- che zur Aufnahme gelochter Werkstücke mit Werkstückaufnahmen in Form von Dornen versehen sind, so ergibt sich das Problem, daß die Positionen der Dorne sich durch die Längenänderung und den Verzug der Werkstückpalette ebenfalls ändern. Die Werk¬ stücke können trotzdem präzise in der vorgegebenen Position, auf dem Positionierblock abgelegt werden. Die Dorne sind in diesem Fall während des Abhebens der Werkstücke nicht zen¬ trisch zu den Löchern der Werkstücke, sondern exzentrisch zu diesen angeordnet. Diese exzentrische Position darf lediglich nicht völlig außerhalb des Öffnungsqueerschnitts des Lochs liegen, damit die Werkstücke auf den Dornen zentrierbar sind. Die Werkstücke werden nicht auf die Dorne fallen gelassen oder auf diese aufgedrückt, sondern durch ein langsames Anheben der Werkstückpalette schonend von der Positionierfläche abgehoben. Eine Beschädigung der Werkstücke bleibt aus.

Selbstverständlich können anstelle der Werkstückpaletten mit Dornen auch solche mit sogenannten Nestern Verwendung finden. Ein Nest ist dabei auf dem Aufnahmebereich einer Werkstückpa¬ lette angeordnet und weist einen hervorstehenden Rand auf, der ein Werkstück wenigstens teilweise umschließt, so daß dieses innerhalb des Randes mit ein wenig Luft zum Rand festgelegt ist. In den Nestern sind beliebige Werkstücke aufnehmbar. Ins- besondere können damit Werkstück gehandhabt werden, welche keine Löcher aufweisen.

Vorzugsweise stützt sich der Stützfinger gegen das freie Ende eines Dornes ab.

Der Palettengreifer sowie der Werkstückgreifer können an einem Portalladesystem angeordnet sein.

In einer anderen Ausfuhrungsform kommt vorteilhaft ein Roboter zum Eisatz, an welchem der Palettengreifer sowie der Werk¬ stückgreifer angeordnet sind. Ebenso können auch einfache Handlingsysteme anstelle eines Roboters vorgesehen werden.

Als Roboter ist zweckmäßig ein Gelenkroboter vorgesehen, an dessen Gelenkarm ein Mehrgreiferkopf angeordnet ist. Der Mehr¬ greiferkopf weist zumindest zwei Werkstückgreifer sowie einen Palettengreifer auf. Außerdem kann der Mehrgreiferkopf wenig- stens einen weiteren Unterpalettengreifer zur Handhabung von Unterpaletten aufweisen, auf welchen Stapel von beladenen Werkstückpaletten befördert werden.

Nachfolgend ist die Vorrichtung anhand einer Zeichnung bei- spielsweise dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum automatischen Beladen von mit empfindlichen Werkstücken auf Werkstückpaletten,

Fig. 2 eine Ausfuhrungsform einer Werkstückpalette in Seiten¬ ansicht und Draufsicht,

Fig. 3 eine Ausfuhrungsform eines Positionierblocks, in einer Draufsicht sowie einer Seitenansicht im Schnitt,

Fig. 4 den Positionierblock gemäß Fig. 3 sowie die Werkstück¬ palette gemäß Fig. 2 (gestrichelte Linien), wobei die Werkstückpalette in den Positionierblock abgesenkt ist,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Positionierblocks mit einer abgesenkten Werkstückpalette (gestrichelte Linien) sowie mit Werkstücken (strichpunktierte Linien) in Aufnahmeposition,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Positionierblocks mit einer angehobenen Werkstückpalette (gestrichelte Linien) so-

wie mit Werkstücken (strichpunktierte Linien), die von Dornen der Werkstückpalette zentriert werden,

Fig. 7 einen Palettengreifer im Schnitt,

Fig. 8 eine Unteransicht auf einen Mehrgreiferkopf.

Nach der Zeichnung besteht die Vorrichtung 1 zum automatischen Beladen von Werkstückpaletten 2 mit empfindlichen Werkstücken 3, aus einem Gelenkroboter 4, mit dem die Werkstücke 3, die Werkstückpaletten 2 und Unterpaletten 5 handhabbar sind. Die Werkstückpaletten 2 weisen gitterartig angeordnete vorzugs¬ weise gerade Stäbe 6 und zwischen den Stäben 6 liegende freie Zwischenräumen 7 auf. Die Unterpaletten 5 dienen zum Befördern von leeren oder beladenen Werkstückpalettenstapeln 8, bei¬ spielsweise zum Ablegen der Werkstückpalettenstapel 8 auf ei¬ ner Zubringereinrichtung Z , welche die Werkstücke 3 zu der An¬ lage befördert, die den nächsten Fertigungsschritt ausführt. Außerdem besteht die Vorrichtung 1 aus einer Hilfsfläche in Form einer Positionierfläche 9, auf der die Werkstücke 3 mit Hilfe zweier Werkstückgreifer 10 und 11 ablegbar sind. Die leeren Werkstückpaletten 2 sind von einem Palettengreifer 12 aus einer oberhalb der Positionierfläche 9 liegenden Absenkpo¬ sition 13 durch die Ebene der Positionierfläche 9 hindurch in eine unterhalb der Positionierfläche 9 liegende Aufnahmeposi¬ tion 14 absenkbar. Dabei liegt der Aufnahmebereich 15 der Werkstückpaletten 2 tiefer als die Ebene der Positionierfläche 9. Die Werkstücke 3 sind nach dem Absenken der Werkstückpalet¬ ten 2 auf die Positionierfläche 9 auflegbar. Nachfolgend ist die Werkstückpalette 2 von dem Palettengreifer 12 aus der Auf¬ nahmeposition 14 anhebbar, wobei die Werkstücke 3 mittels der Werkstückpalette 2 von der Positionierfläche 9 abhebbar sind.

Die Positionierfläche 9 ist an einem Positionierblock 16 aus- gebildet. Der Positionierblock 16 weist taschenartige Mate¬ rialausnehmungen 17 auf. Die taschenartigen Materialausnehmun-

gen 17 des Positionierblocks 16 sind in der Art von ineinander übergehenden Nuten ausgebildet, in welche die Stäbe 6 der Werkstückpalette 2 absenkbar sind. Der Positionierblock 16 besteht in der vorliegenden Ausfuhrungsform aus Kunststoff. Die seitlichen Wände 18, 19 sowie 20 und 21 der Materialaus¬ nehmungen 17 sind im wesentlichen parallel zur Absenk- und Anheberichtung der Werkstückpalette 2 angeordnet.

Die Stäbe 6 der Werkstückpalette 2 sind allseitig mit einem seitlichen Abstand A zu den Wänden 18, 19 sowie 20 und 21 der

Materialausnehmungen 17 in den Positionierblock 16 absenkbar.

Die in der vorliegenden Ausfuhrungsform verwendeten Werkstück¬ paletten sind gitterartige Paletten. Die Stäbe 6 des Gitters schließen sich jeweils mit ihren beiden Enden an querverlau¬ fende Stäbe 6 des Gitters an, wie in Fig. 2 gezeigt.

Die taschenartigen Materialausneh ugen 17 des Positionier¬ blocks 16 sind in der Art von einfach zu fertigenden, inein- ander übergehenden Nuten ausgebildet. Die Nuten kreuzen sich, damit die gitterartigen Werkstückpaletten 2 in den Positio¬ nierblock 16 absenkbar sind. Durch die Zwischenräume 7 zwi¬ schen den Stäben 6 des Gitters treten die verbleibenden Berei¬ che des Positionierblocks 16 hindurch, welche die Positionier- fläche 9 ausbilden.

Die Werkstückpaletten 2 haben in der vorliegenden Ausführungs¬ form einen Haltedorn 22 mit einer Hinterschneidung 23, in wel¬ che vier jeweils um 90° versetzt angeordnete Tragefinger des Palettengreifers 12 greifen können. In der Schnittdarstellung von Fig. 7 sind nur die beiden Tragefinger 24 und 25 darge¬ stellt. Da sich die Haltedorne 22 ebenso wie die Werkstück¬ paletten 2 durch eine wechselnde thermische Belastung verzie¬ hen können und einer Längenänderung unterworfen sind, sind die Hinterschneidungen 23 der verwendeten Werkstückpaletten, wie in Fig. 2 gezeigt, als Langloch ausgebildet. Die Tragefinger

24 und 25 können in dieses Langloch auch dann problemlos grei¬ fen, wenn sich dessen Position ein wenig verändert hat.

Der Palettengreifer 12 ist mit sechs zusätzlichen Stützfingern 26, 27, 28, 29, 30 und 31 versehen, mit welchen die Werkstück¬ paletten 2 relativ zum Palettengreifer 12 in einer konstruktiv vorgegebenen Förderposition festlegbar sind.

Die Stützfinger 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 und 33 sind jeweils mit einer Feder belastet, von denen die Federn 34 und 35 der Stützfinger 27 und 31 in der Schnittdarstellung von Fig. 7 ge¬ zeigt sind. Durch die Federn 34 und 35 drücken die Stützfinger 27 und 31 jeweils auf die Werkstückpalette 2, so daß diese in der vorgegebenen Förderposition festgelegt ist.

In der vorliegenden Ausfuhrungsform sind Werkstückpaletten 2 mit besonderen Aufnahmebereiche 15 zur Aufnahme von Werkstü¬ cken 3, die Löcher 36 aufweisen, vorgesehen. Die Aufnahmebe- reiche 15 weisen zu diesem Zweck Werkstückaufnahmen 37, 38, 39, 40 , 41 und 42 in Form von Dornen auf. Die Werkstücke können bei der Verwendung solcher Werkstückpaletten präzise in einer vorgegebenen Position auf der Positionierfläche 9 abge¬ legt werden. Durch Anheben der Werkstückpalette 2 sind die zunächst exzentrisch zu den Dornen positionierten Löcher 36, wie in Fig. 5 durch die Pfeile XI und Yl dargestellt, ver¬ schiebbar. Sie werden auf den Dornen in die zentrischen Posi¬ tionen X2 und Y2, wie in Fig. 6 dargestellt verschoben. Würden die empfindlichen Werkstücke 3 stattdessen in der in Fig. 5 gezeigten exzentrischen Position, ohne Zuhilfenahme einer Po¬ sitionierfläche 9, einfach von einer Handhabungsmaschine auf die Dorne fallengelassen oder auf die Dorne aufgedrückt, so würden sie beschädigt. Eine hohe Ausschußproduktion wäre die Folge.

In der vorliegenden Ausfuhrungsform stützen sich die Stütz¬ finger 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 und 33 gegen 'die freien

Enden der zugeordneten Werkstückaufnahmen 37, 38, 39, 40 , 41 und 42 ab.

An dem Gelenkarm des Roboters der vorliegenden Ausfuhrungsform ist, wie in Fig. 8 dargestellt, ein Mehrgreiferkopf 43 mit vier Greifern angeordnet. Dabei handelt es sich um zwei Werk¬ stückgreifer 10 und 11, einen Palettengreifer 12 sowie einen Unterpalettengreifer 5.

Vorrichtung zum automatischen Beladen von Werkstückpaletten

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Werstückpaletten

3 Werkstücke

4 Gelenkroboter 5 Unterpalette

6 Stab

7 Zwischenraum

8 Werkstückpalettenstapel

9 Positionierfläche 10 Werkstückgreifer

11 Werkstückgreifer

12 Palettengreifer

13 Absenkposition

14 Aufnahmeposition 15 Aufnahmebereich

16 Positionierblock

17 Materialausnehmung

18 seitliche Wand

19 seitliche Wand 20 seitliche Wand

21 seitliche Wand

22 Haltedorn

23 Hinterschneidung

24 Tragefinger 25 Tragefinger

26 Stützfinger

27 Stützfinger

28 Stützfinger

29 Stützfinger 30 Stützfinger

31 Stützfinger

32 Stützfinger

33 Stützfinger

34 Feder 35 Feder

36 Loch

37 Werkstückaufnahme

38 Werkstückaufnahme

39 Werkstückaufnahme 40 Werkstückaufnahme

41 Werkstückaufnahme

42 Werkstückaufnahme

43 Mehrgreiferkopf

A seitlicher Abstand Z Zubringereinrichtung

XI Pfeil

X2 Position

Yl Pfeil

Y2 Position