Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung zur Übergabe von Werkstücken. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Übergabe von Werkstücken.

Aus den Dokumenten DE 10 2006 018 590 A1 und DE 10 2007 050 905 B4 sind ver schiedene Handhabungsvorrichtungen bekannt, welche zur Handhabung von Teilen innerhalb einer Fertigungsanlage nutzbar sind. In beiden Fällen ist eine Plattform, auf welcher Gegenstände ablegbar und verlagerbar sind, in jedem Betriebszustand der betreffenden Handhabungsvorrichtung horizontal angeordnet.

Die DE 40 39 046 A1 offenbart ein modulares, mehrachsiges und mobiles System für Handhabung und Bearbeitung, welches als fertigungstechnische Alternative zu Rund schalttischen gedacht ist und einen sogenannten Revolverkopf umfasst, der mit Hilfe eines Winkeltriebs bewegbar ist.

Ein Rundschalttisch-Bearbeitungszentrum ist beispielsweise in der DE 87 14 508 U1 beschrieben. Der Rundschalttisch dieses Bearbeitungszentrums trägt auf seinem Um fang mehrere in gleichem Winkelabstand angeordnete Werkstück-Spanneinheiten. Den Werkstück-Spanneinheiten sind Spindeleinheiten zugeordnet, wobei zumindest eine der Spindeleinheiten in drei Achsen verschiebbar ist.

Aus der DE 37 23 822 A1 ist eine Mitnehmer-Spannvorrichtung für die Bearbeitung von Zylinderrohren auf Nutenziehmaschinen mit einem Rundschalttisch bekannt hier bei ist auf einem höhenverstellbaren Drehteller eine Spannvorrichtung mit mehreren um die Drehachse verteilten Spannschiebern angeordnet. Die Enden der Spann schieber laufen gegen einen konisch ausgedrehten, ortsfest an einem Maschinenge stell gehalterten Spannring an. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber dem Stand der Technik weiter entwickelte Möglichkeiten der Handhabung von Werkstücken anzugeben, wobei die Werkstücke während der Übergabe ihre Orientierung, insbesondere von einer hori zontalen Ausrichtung zu einer vertikalen Ausrichtung, ändern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Handhabungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfah ren zur Übergabe von Werkstücken gemäß Anspruch 8. Im Folgenden im Zusam menhang mit dem Übergabeverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Er findung gelten sinngemäß auch für die Handhabungsvorrichtung und umgekehrt.

Die Handhabungsvorrichtung umfasst einen Werkstückträger, welcher zur Aufnahme einer Mehrzahl von Werkstücken ausgebildet ist, sowie eine rotierbare, getaktet be treibbare Werkstückfördereinrichtung, welche zur Weitergabe der Werkstücke an eine Ablagestation ausgebildet ist. Die Werkstückfördereinrichtung ist dazu ausgebildet, Werkstücke in einer ersten Winkellage vom Werkstückträger aufzunehmen und in ei ner zweiten Winkellage an die Ablagestation weiterzugeben und umfasst mindestens zwei linear verschiebbare Vorschubelemente.

Die geometrischen Verschiebeachsen der Vorschubelemente kreuzen sich in der Ro tationsachse der Werkstückfördereinrichtung. Mehrere dieser Vorschubelemente, ins besondere alle Vorschubelemente, sind gleichzeitig bewegbar, wobei den einzelnen Vorschubelementen zu diesem Zweck jeweils ein ortsfester, nicht mit der Werkstück fördereinrichtung rotierender Linearaktuator zugeordnet ist. Jedes Vorschubelement weist zwei gleichartige Endstücke auf, wobei jedes Endstück je nach Winkelstellung der Werkstückfördereinrichtung zur direkten Zusammenwirkung mit einem Werkstück oder zur direkten Zusammenwirkung einem Linearaktuator vorgesehen ist.

Dies bedeutet, dass bei einer vollen Umdrehung der Werkstückfördereinrichtung jedes Endstück mindestens ein einziges Mal, vorzugsweise mehrfach, die Funktion eines Greifer-Endes, welches einem Werkstück zugewandt ist, und zusätzlich mindestens einmal, vorzugsweise ebenfalls mehrere Male, die Funktion eines Aktuator-Endes, welches einem Linearaktuator zugewandt ist, hat. Die Endstücke der Vorschubele mente werden auch als Produktgreifer bezeichnet.

Insbesondere haben die beiden Enden eines jeden Vorschubelementes bei der Wei tertaktung der Werkstückfördereinrichtung zweimal hintereinander die Funktion eines Greifer-Endes, was bedeutet, dass damit ein Werkstück erst gegriffen oder dann ab gegeben wird, und im Anschluss hieran zweimal hintereinander die Funktion eines Ak tuator-Endes, welches dabei jeweils Linearaktuator zugewandt ist, der das betreffende Vorschubelement verschiebt. Von den Verschiebeachsen der Vorschubelemente wird in typischer Ausgestaltung eine Ebene aufgespannt, zu welcher die Rotationsachse der Werkstückfördereinrichtung eine Flächennormale darstellt.

In bevorzugter Ausgestaltung ist die Rotationsachse der Werkstückfördereinrichtung, welche zumindest Grundmerkmale eines Drehtisches, insbesondere Rundschaltti sches, übernimmt, horizontal ausgerichtet. Die Anzahl der Vorschubelemente, welche der Werkstückfördereinrichtung zuzurechnen sind, unterliegt keinen prinzipiellen Be schränkungen. In typischer Ausgestaltung umfasst die Werkstückfördereinrichtung genau zwei, sich rechtwinklig kreuzende Vorschubelemente. Die Vorschubelemente sind unabhängig von deren Anzahl derart gestaltet, dass sich die geometrischen Vor schubachsen in einem auf der Rotationsachse der Werkstückfördereinrichtung liegen den Punkt schneiden. Dies ist durch Kröpfung mindestens eines Vorschubelements erreichbar. Ein weiteres Vorschubelement weist dagegen eine durchgehend gerade Form auf. Um die Verschiebbarkeit sämtlicher Vorschubelemente zu ermöglichen, kann eines der Vorschubelemente statt einer Kröpfung beispielsweise auch eine Aus sparung in Form eines Langlochs aufweisen.

Unabhängig davon, ob ein einzelnes Vorschubelement eine Kröpfung oder Ausspa rung aufweist, sind die beiden Enden eines jeden Vorschubelements, das heißt die Endstücke, welche je nach Betriebszustand als Greifer-Ende oder als Aktuator-Ende fungieren, optional austauschbar, um eine Anpassung an unterschiedliche Werkstü cke zu ermöglichen. Bei den zu fördernden Werkstücken handelt sich beispielsweise um Komponenten von Ventiltrieben für Verbrennungsmotoren, beispielsweise hydrau lische Abstützelemente. In diesem Zusammenhang wird beispielhaft auf die Doku mente DE 102017 117 946 B3 und EP 2 010 758 B1 hingewiesen.

Die Greifer der Vorschubelemente sind vorzugsweise als pneumatische Greifer, näm lich Vakuumgreifer, ausgebildet. Vakuumgreifer sind aus verschiedensten technischen Gebieten prinzipiell bekannt, wobei beispielhaft die DE 19625 846 A1 genannt wird.

Im vorliegenden Fall stellen die Vakuumgreifer, welche sich an beweglichen Elemen ten, nämlich den Vorschubelementen, befinden, fliegende Vakuumgreifer dar. Die Luftdurchführung zu dem Vakuumgreifern ist als drehende Luftdurchführung durch die Werkstückfördereinrichtung, das heißt den Rundschalttisch, gestaltet.

Zur Führung der Vorschubelemente sind vorzugsweise mehrere, gleichförmig am Um fang der Werkstückfördereinrichtung verteilte Linearführungen vorgesehen. In beson ders vorteilhafter Ausgestaltung, welche eine sehr hohe geometrische Präzision er möglicht, sind Führungselemente, die der linearen Führung der Vorschubelemente dienen, einstückig mit einer drehbaren runden Platte, das heißt dem Drehtisch im en geren Sinne, ausgebildet. Hierbei können die einzelnen Linearführungen, welche in diesem Fall als Gleitlagerungen ausgebildet sind, als Bohrungen gestaltet sein, durch welche die im Wesentlichen stabförmigen Vorschubelemente gesteckt sind. Alternativ ist eine Lagerung der Vorschubelemente durch Linearwälzlager möglich.

Auch hinsichtlich der Lagerung des Rundschalttisches kommen verschiedene, grund sätzlich bekannte technische Prinzipien, insbesondere eine Wälzlagerung, in Betracht. Der Antrieb des Rundschalttisches kann entweder als Direktantrieb, das heißt getrie belos, oder über ein Getriebe erfolgen. Einrichtungen zur Erfassung der Winkelstel lung des Rundschalttisches können am Rundschalttisch selbst und/oder an dessen Antriebsvorrichtung vorgesehen sein. Zusammen mit der exakten Führung der Vor schubelemente ist insgesamt eine hohe Positioniergenauigkeit der Handhabungsvor richtung erzielbar. Die Linearaktuatoren, welche der Verschiebung der Vorschubelemente dienen, sind vorzugsweise ausschließlich zur Ausübung von Druckkräften, das heißt zur Verschie bung in nur einer Richtung, ausgebildet. Die Verschiebung in die Gegenrichtung, das heißt der Rückhub der Vorschubelemente, erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Federn. Zu diesem Zweck sind insbesondere Schraubenfedern geeignet, welche sich bei spielsweise an Elementen der Linearführungen abstützen, wobei jedes Vorschubele ment von zwei Schraubenfedern umgeben ist und ebenfalls Abstützungen für die Fe dern bereitstellt oder mit solchen Abstützungen fest verbunden ist.

Als Werkstückträger, welcher dem Rundschalttisch Teile zuführt, ist besonders ein Drehtisch geeignet. Bei dem Drehtisch handelt es sich in einem einfachen Fall um ei ne drehende Platte, in welcher sich mehrere Ausnehmungen befinden, die jeweils zu Aufnahme eines Werkstücks vorgesehen sind. Die Anzahl der Ausnehmungen ent spricht vorzugsweise einem Mehrfachen der Anzahl der Vorschubelemente. Bei spielsweise befinden sich im Werkstückträger acht oder zwölf Aufnahmen für jeweils ein Werkstück. Im Fall von zwei Vorschubelementen bedeutet dies, dass ein Weiter drehen der Werkstückfördereinrichtung um 90°, das heißt eine Weiterschaltung um einen Takt, mit einer Weiterdrehung des Werkstückträgers um 45° beziehungsweise um 30° einhergeht.

Das mit dem Rundschalttisch durchführbare Handhabungsverfahren umfasst unab hängig von der Gestaltung des Werkstückträgers folgende Schritte:

- Bereitstellung einer als Rundschalttisch mit horizontaler Rotationsachse ausgebildeten Werkstückfördereinrichtung mit zwei linear verschiebbaren, sich in der Rotationsachse kreuzenden Vorschubelementen,

- Gleichzeitiges Abnehmen eines sich in einer ersten Winkellage befindlichen ersten Werkstücks vom Werkstückträger durch das erste Vorschubelement und Weitergabe eines gleichartigen, sich in einer um 90° gekippten Winkel lage befindlichen Werkstücks durch das zweite Vorschubelement an eine Ablagestation, - Weiterdrehung des Rundschalttisches um 90° und Aufnahme eines weiteren Werkstücks vom Werkstückträger durch das zweite Vorschubelement bei gleichzeitiger Weitergabe des im vorherigen Schritt aufgenommenen ersten Werkstücks durch das erste Vorschubelement an die Ablagestation.

Die Aktuatoren, welche außerhalb des Rundschalttisches ortsfest angeordnet sind und die Vorschubelemente, welche in entsprechender Anzahl vorhanden sind, ver schieben, weisen nicht notwendigerweise einen einheitlichen Hub auf. Im Fall von ge nau zwei Vorschubelementen führt vorzugsweise einer der Aktuatoren stets einen ho rizontalen Hub und der andere Aktuator stets einen vertikalen Hub aus, wobei durch den vertikalen Hub ein Werkstück von dem Werkstückträger aufgenommen und durch den horizontalen Hub simultan ein Werkstück von der Werkstückfördereinrichtung an eine nachgelagerte Einrichtung, welcher der Ablagestation zuzurechnen ist, überge ben wird.

Eine hohe Taktzahl der Handhabungsvorrichtung ist insbesondere dadurch erreichbar, dass mehrere, zu fördernde und hierbei zu kippende Werkstücke gleichzeitig durch die Werkstückfördereinrichtung vom Werkstückträger aufgenommen und an die Abla gestation weitergegeben werden. Insbesondere ist die Handhabungsvorrichtung auf eine Übergabe von mehr als 60 Teilen pro Minute ausgelegt. Zum Beispiel wird eine Taktung von 70/min erreicht, indem insgesamt 140 Mal pro Minute ein Werkstück auf genommen oder weitergegeben wird, wobei die Anzahl von 70 Takten genau 17,5 Umdrehungen des Rundschalttisches entspricht.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung nä her erläutert. Hierin zeigen, teils grob schematisiert:

Fig. 1 eine Handhabungsvorrichtung in Frontansicht,

Fig. 2 die Handhabungsvorrichtung in Draufsicht, Fig. 3 eine Werkstückfördereinrichtung der Handhabungsvorrichtung in seitli cher Ansicht,

Fig. 4 und 5 Details der Handhabungsvorrichtung.

Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Handhabungsvorrichtung ist dazu vorgesehen, auf einem Werkstückträger 2 angeordnete Werkstücke 3 mit Hil fe einer Werkstückfördereinrichtung 5 an eine Ablagestation 20 einer Maschine 19, welche nicht der Handhabungsvorrichtung 1 zuzurechnen ist, zu übergeben. Der Werkstückträger 2 hat im Ausführungsbeispiel die Form einer horizontal angeordneten drehbaren Scheibe, in welcher sich Aufnahmen 4 zum Einlegen der Werkstücke 3 be finden. Die im Ausführungsbeispiel vertikal ausgerichtete Rotationsachse des Werk stückträgers 2 ist mit RW bezeichnet. In alternativer, nicht dargestellter Ausgestaltung kann der Werkstückträger 2 beispielsweise als Förderband ausgeführt sein, welches der Werkstückfördereinrichtung 5 Werkstücke 3 zuführt.

Die Werkstücke 3 befinden sich im Werkstückträger 2 in horizontaler Ausrichtung. Die Werkstückfördereinrichtung 5 umfasst einen Drehtisch 6, welcher vertikal ausgerichtet ist. Die dementsprechend horizontal ausgerichtete Rotationsachse der Werkstückför dereinrichtung 5 ist mit RF bezeichnet. Ferner sind der Werkstückfördereinrichtung 5 zwei Vorschubelemente 7, 8 zuzurechnen, welche sich in Frontansicht (Figur 1) X- förmig schneiden, wobei zwischen den Vorschubelementen 7, 8 rechte Winkel einge schlossen sind. Das erste Vorschubelement 7 ist durchgängig gerade, wogegen das zweite Vorschubelement 8 ein gekröpftes Element darstellt.

Linearführungen 9, 10 am Drehtisch 6 sind zur Führung der Vorschubelemente 7, 8 vorgesehen. Beide Vorschubelemente 7, 8 sind mit jeweils zwei Abstützringen 11 fest verbunden, an denen sich Federn 12, nämlich als Schraubenfedern ausgebildete Druckfedern, abstützen. Das zweite Ende einer jeden Feder 12 stützt sich am Dreh tisch 6 ab. Eine den Drehtisch 6 antreibende Welle ist mit 13 bezeichnet. Zur Verschiebung der Vorschubelemente 7, 8 gegen die Kraft einzelner Federn 12 sind Aktuatoren 17, 18 vorgesehen. Die Aktuatoren 17, 18 sind ortsfest positioniert. Beide Aktuatoren 17, 18 treten bei der Förderung der Werkstücke 3 gleichzeitig in Ak tion. Was die Gestaltung und Funktion der durch die Aktuatoren 17, 18 verschiebba ren Vorschubelemente 7, 8 betrifft, wird im Folgenden auf die Figuren 2 bis 5 verwie sen. Jedes Vorschubelement 7, 8 weist zwei Endstücke 14 auf, wobei die insgesamt vier Endstücke 14 identisch gestaltet sind. Im Fall des ersten Vorschubelementes 7 schließen die beiden Endstücke 14 an einen durchgehenden, geraden Stababschnitt

15 des Vorschubelementes 7 an. Im Fall des gekröpften Vorschubelementes 8 ist da gegen der Stababschnitt 15 durch einen gegenüber diesem versetzten Mittelabschnitt

16 unterbrochen. Der Mittelabschnitt 16 ist derart bemessen, dass ein ausreichender Verschiebeweg des zweiten Vorschubelementes 8 möglich ist.

Die Zusammenwirkung eines Endstücks 14 mit einem Werkstück 3 ist in Figur 4 ver anschaulicht. Das Endstück 14 weist eine Greifer-Kontur 21 auf, welche das Greifen des Werkstücks 3 ermöglicht. Die Endstücke 14 haben die Funktion von Vakuumgrei fern. Optionale bewegliche Elemente, welche am Endstück 14 angeordnet sind und das Greifen des Werkstücks 3 ermöglichen oder unterstützen, sind nicht dargestellt.

Zusätzlich zur Greifer-Kontur 21 weist das Endstück 14 eine Anschlusskontur 22 auf, welche zur Zusammenwirkung mit dem Aktuator 17, 18 ausgebildet ist. Ein Endstück 23 des Aktuators 17, 18 weist zu diesem Zweck eine Anschlusskontur 24 auf, die auf die Anschlusskontur 22 des Endstücks 14 abgestimmt ist.

Beim Betrieb der Flandhabungsvorrichtung 1 werden, wenn sich der Drehtisch 6 in der in Figur 1 dargestellten Position befindet, beide Aktuatoren 17, 18 gleichzeitig betätigt. Hierbei bewirkt der Aktuator 17, welcher das erste Vorschubelement 7 verschiebt, die Aufnahme eines Werkstücks 3. Gleichzeitig wird mit Hilfe des Aktuators 18, welcher das zweite Vorschubelement 8 verschiebt, ein Werkstück 3 an die Ablagestation 20 übergeben. Die Ablagestation 20 kann Teil einer Förder- und/oder Bearbeitungsvor- richtung sein, welche der Maschine 19 zuzurechnen ist. In jedem Fall ist die Orientie rung des Werkstücks 3, welches an die Ablagestation 20 übergeben wird, um 90 Grad gegenüber der Orientierung der Werkstücke 3 auf dem Werkstückträger 2 gekippt. Nach der Übergabe des Werkstücks 3 an die Ablagestation 20 wird der Drehtisch 6 um 90 Grad gedreht, so dass das zuvor mit Hilfe des Aktuators 17 aufgenommene Werkstück 3, nun ebenfalls um 90 Grad gedreht, an die Ablagestation 20 übergeben werden kann. Die Anzahl der pro Zeiteinheit übergebenen Werkstücke 3 entspricht damit dem Doppelten der Taktfrequenz des Drehtisches 6.

Bezuqszeichenliste

1 Handhabungsvorrichtung

2 Werkstückträger, horizontal

3 Werkstück

4 Aufnahme im Werkstückträger

5 Werkstückfördereinrichtung

6 Drehtisch, vertikal

7 erstes Vorschubelement, gerade

8 zweites Vorschubelement, gekröpft

9 Linearführung für das erste Vorschubelement

10 Linearführung für das zweite Vorschubelement

11 Abstützring

12 Feder

13 Welle

14 Endstück des Vorschubelementes

15 Stababschnitt des Vorschubelementes

16 Mittelabschnitt des gekröpften Vorschubelementes

17 Aktuator

18 Aktuator

19 Maschine

20 Ablagestation

21 Greifer-Kontur des Endstücks

22 Anschluss-Kontur des Endstücks

23 Endstück des Aktuators

24 Anschluss-Kontur des Aktuators

RF Rotationsachse der Werkstückfördereinrichtung RW Rotationsachse des Werkstückträgers