DE102004028439B4

DE102004028439B4 - Verfahren zum Manipulieren von vorwiegend mit Hebezeugen transportierten Bauteilen und Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102004028439B4
Application number: DE102004028439.3A
Authority: DE
Inventors: Karl Bauch
Original assignee: NC-AUTOMATION GmbH
Current assignee: NC-AUTOMATION GmbH
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2024-06-15
Also published as: DE102004028439A1

Abstract

Verfahren zur Realisierung unterschiedlicher Bauteillagen, ohne Umsetzen eines Hebezeuges und der Bauteilanbindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebezeuganbindung (2) entlang von vorgegebenen Bahnen (5.2 und 6.2) eines Manipulators (1) zwischen zumindest einer Position (1.1) für eine horizontale Ausrichtung des Manipulators (1), einer ersten Position (1.2) für eine vertikale Ausrichtung des Manipulators (1) und einer zweiten Position (1.3) für eine vertikale Ausrichtung des Manipulators (1) bewegt wird, wobei die Ausrichtung des Manipulators (1), wenn die Hebezeuganbindung (2) in der zweiten Position (1.3) für eine vertikale Ausrichtung des Manipulators (1) ist, gegenüber der Ausrichtung des Manipulators (1), wenn die Hebezeuganbindung (2) in der ersten Position (1.2) für eine vertikale Ausrichtung des Manipulators (1) ist, um 90° gedreht ist.

Description

Die folgende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Realisierung unterschiedlicher Bauteillagen, ohne Umsetzen eines Hebezeuges und der Bauteilanbindung, und einen Manipulator zur Umsetzung des Verfahrens, mit dem die Manipulation der Lage von vorwiegend großen kubischen Bauteilen möglich ist.
Bekannt sind verschiedene Arten von Krangeschirr, Zangen, Magneten, Bändern und Seilen zum Anbinden von Bauteilen an Hebezeuge, wie Hallenkräne und dergleichen.
Bekannt sind zudem Lösungen, bei denen mit mehreren Hebezeugen die Lage von großen kubischen Bauteilen manipuliert wird.
Zum Aufbringen von großen kubischen Bauteilen in Plattenform aus der horizontalen Lage hin zu Spannvorrichtungen, in denen diese Platten vertikal ausgerichtet sein müssen, ist bei den herkömmlichen Geräten mehrfaches, oft gefährliches Umsetzen notwendig. Spezielle Manipulatoren, die diese Aufgabe bewältigen können, erlauben das einfache Aufnehmen der horizontal ausgerichteten Plattenbauteile, zum Beispiel von Euro-Paletten, und das Absetzen der Bauteile auf Spannvorrichtungen in vertikaler Ausrichtung nicht. Hinzu kommt, dass nach einer ersten Aufspannung in vertikaler Ausrichtung die Plattenbauteile möglichst einfach gedreht und gewendet werden müssen.
Die US 4 597 602 A offenbart ein Verfahren zur Realisierung unterschiedlicher Bauteillagen, ohne Umsetzen eines Hebezeuges und der Bauteilanbindung, wobei die Hebezeuganbindung an einem Manipulator entlang einer linearen Bahn bewegt werden kann.
Es stellt sich deswegen die Aufgabe, ein einfaches, flexibles, sicheres und preiswertes Verfahren zu entwickeln, das es zum einen ermöglicht, Plattenbauteile sicher von der horizontalen Lage in die vertikale Lage zu bewegen und umgekehrt. Zusätzlich stellt sich die Aufgabe, dieses Verfahren so zu gestalten, dass es möglich ist, das Bauteil 90° zu drehen und zu wenden. Ferner stellt sich die Aufgabe, dieses Verfahren mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung zu realisieren.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 bzw. durch den Manipulator nach Anspruch 3 gelöst. Die Unteransprüche zeigen Varianten des Verfahrens und Ausführungsbeispiele des Manipulators zur Realisierung auf.
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein drehbar am Hebezeughaken angebundener Manipulator mit einer beweglichen Verbindung entlang einer vorgegebenen Bahn zwischen zumindest einer Position für die horizontale Ausrichtung von Manipulator und Werkstück und zwei Positionen für die vertikale Ausrichtung von Manipulator und Werkstück vorgesehen ist. Durch das Bewegen des Anbindungspunktes in die jeweilige Position erfolgt die Ausrichtung von Manipulator und Platte hin zur jeweiligen Lage. Die Bewegung von einer Position zur anderen kann sowohl durch passive, also vorhandene Kräfte, als auch durch aktive, also eingeleitete Energie bewirkt werden. Die Art und Lage der Positionen, die angefahren werden können, bestimmen die realisierbaren Lagen bzw. Positionen des Werkstückes.
Eine Vorrichtung, mit der dieses Verfahren realisiert werden kann, zeichnet sich dadurch aus, dass das kubische Bauteil so umschlossen wird, dass es unabhängig von seiner Lage nicht ausfallen kann. Die Anbindung der Bauteile am Manipulator hat so zu erfolgen, dass sich der Schwerpunkt des Bauteiles möglichst im Zentrum des Manipulators befindet. Die Vorrichtung, auch Manipulator genannt, verfügt über Bahnen, in denen sich die bewegliche Anbindung zum Hebezeug hin kontrolliert bewegen oder feststellen lässt. Die Bahnen können sich sowohl in einer Ebene des Manipulators befinden, als auch den räumlichen Gegebenheiten angepasst sein. Die Veränderung der Position der Hebezeuganbindung durch Krafteinleitung von außen kann sowohl durch manuellen Antrieb als auch durch hydraulischen, mechanischen oder pneumatischen Antrieb erfolgen. Der Vortrieb erfolgt aus Sicherheitsgründen in der Regel formschlüssig. Der Antrieb ist zudem so ausgestaltet, dass bei Unterbrechung der Energiezufuhr Selbsthemmung eintritt.
Um das unmittelbare Drehen des Bauteiles um 90° in vertikaler Lage zu realisieren, sind die feststehenden Arme in X- und Y-Richtung mit einem bogenförmigen Bauteil verbunden, das ebenfalls eine Bahn für die Hebezeuganbindung aufweist.
Zum Umsetzen bzw. Manipulieren des Bauteiles wird in folgender Weise vorgegangen:
Die beiden teleskopierbaren Arme (3 und 4) werden entsprechend einer Anzeige auf die Außenabmessungen des Bauteiles eingestellt.
Die Spann- bzw. Fixierelemente (5.1 und 6.1) auf den beiden festen Armen sind ganz zurückgezogen.
Der Manipulator (1) wird in horizontaler Ausrichtung so über die Platte bzw. das Werkstück bewegt, dass die beiden Umgriffe an den teleskopierbaren Armen (3 und 4) eine Ecke der Platte einschließen.
Die Fixierelemente (5.1 und 6.1) an den beiden festen Armen (5 und 6) mit ihrem Umgriff für das Werkstück werden manuell soweit zugestellt, bis sie an den Werkstückrändern anschlagen.
Nun kann der am Kranhaken befindliche Manipulator (1) angehoben werden. Der Manipulator (1) und das Werkstück befinden sich nun in horizontaler Lage.
Je nach dem, mit welcher Seite bzw. wie das Werkstück aufgerichtet werden soll, bewegt sich nun die Krananbindung (2) des Manipulators (1) mit Hilfe eines hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antriebes vom Zentrum bzw. Schwerpunkt der Einheit in X- oder Y-Richtung entlang eines der beiden festen Anne (5 und 6) nach außen. Durch diese Verschiebung des Krafteinleitungspunktes bzw. der Hebezeuganbindung (2) bewegt sich der Manipulator (1) mit Werkstück kontinuierlich von der horizontalen in die vertikale Lage.
Nach dem Aufsetzen des Werkstückes auf die Spannvorrichtung und dem Festspannen des Bauteiles können die beiden beweglichen Fixierelemente (5.1 und 6.1) auf den festen Armen (5 und 6) nach außen bewegt werden. Der Manipulator (1) lässt sich dann vom Werkstück lösen und in seine Parkposition bringen.
Zum horizontalen Ablegen des vertikal ausgerichteten Werkstückes wird der anfänglich außen befindliche Krafteinleitungspunkt bzw. die Hebezeuganbindung zum Mittelpunkt bzw. horizontalen Schwerpunkt des Manipulators (1) hin bewegt.
Nach der Bearbeitung des Plattenbauteiles auf der Front und den beiden Seitenflächen stellt sich häufig die Aufgabe, das kubische Bauteil in gewendeter und gedrehter Ausrichtung so auf der Spannvorrichtung zu positionieren, dass die verbleibenden 3 Seiten zur Bearbeitung zugänglich sind.
Der Vorgang zum Drehen und Wenden des Plattenbauteiles stellt sich unter Verwendung des Manipulators wie folgt dar:
Der Manipulator (1) wird in vertikaler Ausrichtung so an das Werkstück bewegt, dass die beiden Umgriffe an den teleskopierbaren Armen (3 und 4) eine Ecke des Werkstückes einschließen.
Die Fixierelemente (5.1 und 6.1) an den beiden festen Armen (5 und 6) mit ihrem Umgriff für das Werkstück werden manuell soweit zugestellt, bis sie an den Werkstückrändern anschlagen.
Nun kann der am Kranhaken befindliche Manipulator (1) angehoben werden und das Werkstück von der Spannvorrichtung bewegen. Manipulator (1) und Werkstück befinden sich noch in vertikaler Lage.
Die Hebezeuganbindung (2) des Manipulators (1) wird nun mit Hilfe eines hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antriebes zum Zentrum bzw. Schwerpunkt hin bewegt. Der Manipulator (1) mit Werkstück richtet sich dadurch horizontal aus.
Um das Drehen der Platte um 90° zu bewirken, wird die Hebezeuganbindung (2) des Manipulators (1) nun in die andere Achse nach außen bewegt. Der Manipulator (1) mit dem Werkstück richtet sich somit 90° gedreht vertikal aus.
Der mit Drehgelenk am Kranhaken befindliche Manipulator (1) mit Werkstück lässt sich durch leichte manuelle Einwirkung um 180° drehen. Damit erfolgt das Wenden des Werkstückes.
In dieser Ausrichtung wird das Werkstück auf die Spannvorrichtung gesetzt, wobei sich der Manipulator (1) zwischen Aufspannvorrichtung und Werkstück befindet.
Nach dem Aufsetzen des Werkstückes auf die Spannvorrichtung und dem Festspannen des Bauteiles können die beiden beweglichen Fixierelemente (5.1 und 6.1) auf den festen Armen (5 und 6) nach außen bewegt werden. Der Manipulator (1) lässt sich dann vom Werkstück lösen und ausziehen. Als Alternative könnte der untere teleskopierbare Arm (3 oder 4) in der Nut der Spannvorrichtung zwischen Bauteil und Aufspannplatte verbleiben.
Damit sind die 3 restlichen Seiten des Bauteiles für die Zerspanung zugänglich.
Bezugszeichenliste

1: Manipulator
1.1: Position für horizontale Ausrichtung
1.2: Position für vertikale Ausrichtung in X
1.3: Position für vertikale Ausrichtung in Y
2: Hebezeuganbindung
3: teleskopierbarer Spannarm in X-Richtung
3.1: Werkstückumgriff
4: teleskopierbarer Spannarm in Y-Richtung
4.1: Werkstückumgriff
5: feststehender Arm in X-Richtung
5.1: bewegliches Fixierelement mit Werkstückumgriff
5.2: Bahn für Hebezeuganbindung
6: feststehender Arm in Y-Richtung
6.1: bewegliches Fixierelement mit Werkstückumgriff
6.2: Bahn für Hebezeuganbindung
7: Knotenbleche

Claims

Verfahren zur Realisierung unterschiedlicher Bauteillagen, ohne Umsetzen eines Hebezeuges und der Bauteilanbindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebezeuganbindung (2) entlang von vorgegebenen Bahnen (5.2 und 6.2) eines Manipulators (1) zwischen zumindest einer Position (1.1) für eine horizontale Ausrichtung des Manipulators (1), einer ersten Position (1.2) für eine vertikale Ausrichtung des Manipulators (1) und einer zweiten Position (1.3) für eine vertikale Ausrichtung des Manipulators (1) bewegt wird, wobei die Ausrichtung des Manipulators (1), wenn die Hebezeuganbindung (2) in der zweiten Position (1.3) für eine vertikale Ausrichtung des Manipulators (1) ist, gegenüber der Ausrichtung des Manipulators (1), wenn die Hebezeuganbindung (2) in der ersten Position (1.2) für eine vertikale Ausrichtung des Manipulators (1) ist, um 90° gedreht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Hebezeuganbindung (2) entlang der vorgegebenen Bahnen (5.2 und 6.2) mittels selbsthemmender Antriebe erfolgt.
Manipulator (1) zur Umsetzung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebezeuganbindung (2) entlang von Bahnen (5.2 und 6.2) des Manipulators (1) zwischen zumindest einer Position (1.1) für eine horizontale Ausrichtung des Manipulators (1), einer ersten Position (1.2) für eine vertikale Ausrichtung des Manipulators (1) und einer zweiten Position (1.3) für eine vertikale Ausrichtung des Manipulators (1) verschieblich gelagert ist, wobei die Ausrichtung des Manipulators (1), wenn die Hebezeuganbindung (2) in der zweiten Position (1.3) für eine vertikale Ausrichtung des Manipulators (1) ist, gegenüber der Ausrichtung des Manipulators (1), wenn die Hebezeuganbindung (2) in der ersten Position (1.2) für eine vertikale Ausrichtung des Manipulators (1) ist, um 90° gedreht ist.
Manipulator (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebezeuganbindung (2) durch einen elektrischen Antrieb gezielt entlang der vorgegebenen Bahnen (5.2 und 6.2) bewegt werden kann.
Manipulator (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebezeuganbindung (2) durch einen pneumatischen Antrieb gezielt entlang der vorgegebenen Bahnen (5.2 und 6.2) bewegt werden kann.
Manipulator (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebezeuganbindung (2) durch einen hydraulischen Antrieb gezielt entlang der vorgegebenen Bahnen (5.2 und 6.2) bewegt werden kann.
Manipulator (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebezeuganbindung (2) durch einen manuellen Antrieb gezielt entlang der vorgegebenen Bahnen (5.2 und 6.2) bewegt werden kann.
Manipulator (1) nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnen (5.2 und 6.2) zum Verschieben der Hebezeuganbindung (2) in einer Ebene verlaufen.
Manipulator (1) nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnen (5.2 und 6.2) zum Verschieben der Hebezeuganbindung (2) sphärisch verlaufen.
Manipulator (1) nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebliche Hebezeuganbindung (2) zusätzlich dreh- und kippbar gelagert ist.
Manipulator (1) nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (1) teleskopierbare Spannarme (3 und 4) und bewegliche Fixierelemente (5.1 und 6.1) umfasst und dass das Ende der teleskopierbaren Spannarme (3 und 4) sowie die beweglichen Fixierelemente (5.1 und 6.1) so ausgeformt sind, dass sie zumindest teilweise das Bauteil umgreifen.
Manipulator (1) nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (1) einen feststehenden Arm in Y-Richtung (6) und einen feststehenden Arm in X-Richtung (5) umfasst und dass zwischen dem feststehenden Arm in Y-Richtung (6) und dem feststehenden Arm in X-Richtung (5) ein vorzugsweise bogenförmiges Verbindungselement mit einer Bahn für die Hebezeuganbindung (2) sitzt.