EP-4738033-A1 - METHOD FOR THE AUTOMATED HANDLING OF WORKPIECES AND AUTOMATION MODULE

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Handhabung von Werkstücken (224) unter Verwendung eines Automationsmoduls (200), mit einem Grundportal, einem Entnahmebereich (210), einem Ablagebereich (220), einer an dem Grundportal angeordneten, einen, in eine Schließstellung und in eine Offenstellung versetzbaren, Greifer (232) aufweisenden Robotereinrichtung (230), einer an dem Grundportal angeordneten, auf den Entnahmebereich (210) gerichteten Kameraeinrichtung (240) und einer Steuereinrichtung (250).

Inventors

Grüner, Herr Magnus
Grüner, Herr Tobias

Assignees

MG Beteiligungsgesellschaft mbH

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241030

Claims (14)

Verfahren (100) zur automatisierten Handhabung von Werkstücken (224) unter Verwendung eines Automationsmoduls (200), mit einem Grundportal, einem Entnahmebereich (210), einem Ablagebereich (220), einer an dem Grundportal angeordneten, einen, in eine Schließstellung und in eine Offenstellung versetzbaren, Greifer (232) aufweisenden Robotereinrichtung (230), einer an dem Grundportal angeordneten, auf den Entnahmebereich (210) gerichteten Kameraeinrichtung (240) und einer Steuereinrichtung (250), wobei das Verfahren (100) folgende Schritte aufweist: a. Bereitstellen eines mit einer offenen Oberseite (213) und Außenseiten (214) ausgestatteten Rohteilladungsträgers (212) in dem Entnahmebereich (210), wobei in dem Rohteilladungsträger (212) mehrere, jeweils einen Greifbereich (226) aufweisende Werkstücke (224) aufgenommen sind, wobei die Werkstücke (224) jeweils mit ihrem Greifbereich (226) in Richtung der Oberseite (213) und ansonsten zufällig in Bezug zueinander und in Bezug zu den Außenseiten (214) angeordnet sind, b. Aufnehmen eines Lagebildes von dem Rohteilladungsträger (212) und den in dem Rohteilladungsträger (212) angeordneten Werkstücken (224) mittels der Kameraeinrichtung (240), c. Ermitteln von Lageinformationen der Werkstücke (224) in Bezug zueinander und in Bezug auf die Außenseiten (214) unter Berücksichtigung des Lagebildes, wobei die Lageinformationen einzelne Positionen der Werkstücke (224) in dem Rohteilladungsträger (212) umfassen, d. Auswahl eines geeigneten, zu greifenden Werkstückes (224) aus den in dem Rohteilladungsträger (212) angeordneten Werkstücken (224) unter Berücksichtigung der Lageinformationen, e. Ansteuern der Robotereinrichtung (230) mittels der Steuereinrichtung (250) durch Übermitteln der Position des ausgewählten Werkstückes (224), sodass der Greifer (232) an das Werkstück (224) herangefahren wird, das Werkstück (224) mittels des Greifers (232) gegriffen wird und das gegriffene Werkstück (224) aus dem Rohteilladungsträger (212) entnommen wird, f. Ablegen des gegriffenen Werkstückes (224) an einer Ablageposition, die ausgewählt ist aus einer Gruppe von vorbestimmten Ablagepositionen in dem Ablagebereich (220), wobei an den Ablagepositionen abgelegte Werkstücke (224) gemäß einer vorbestimmt geordneten Anordnung zueinander ausgerichtet sind.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Bereitstellen des Rohteilladungsträgers (212) folgenden Schritte für mehrere unterschiedliche Werkstücke (224) wiederholt ausgeführt werden, bis in dem Rohteilladungsträger (212) keine Werkstücke (224) mehr enthalten sind.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln der Lageinformationen der Werkstücke (224) zusätzlich zu dem Lagebild außerdem Konstruktionsdaten der Werkstücke (224) berücksichtigt werden.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufnehmen des Lagebildes von dem Rohteilladungsträger (212) und den in dem Rohteilladungsträger (212) angeordneten Werkstücken (224) mittels der Kameraeinrichtung (240) außerdem Tiefeninformationen erfasst werden, wobei vorzugsweise die Tiefeninformationen mit Hilfe einer Punktewolke ermittelt werden.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gegriffene Werkstück (224) mittels der Robotereinrichtung (230) hin zu einer an dem Grundportal angeordneten Codeerfassungseinrichtung (262) bewegt wird und ein auf dem gegriffenen Werkstück (224) aufgebrachter erster Identifizierungscode mittels der Codeerfassungseinrichtung (262) erfasst wird.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer dem Automationsmodul (200) zugeordneten Bearbeitungseinrichtung (264) unter Berücksichtigung von an die Bearbeitungseinrichtung (264) bereitgestellten Prozessinformationen ein zweiter Identifizierungscode auf das gegriffene Werkstück (224) aufgebracht wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessinformationen in einer Werkstückdatenbank gespeichert werden.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswahl eines geeigneten, zu greifenden Werkstückes (224) aus den in dem Rohteilladungsträger (212) angeordneten Werkstücken (224) zumindest so lange für einzelne in dem Rohteilladungsträger (212) aufgenommene Werkstücke (224) geprüft wird, ob ein Prozessstörungsrisiko dahingehend besteht, dass bei dem Entnehmen das betreffende Werkstück (224) mit einem anderen Werkstück (224) und/oder mit einer Außenseite (214) des Rohteilladungsträgers (212) kollidieren würde, bis die Prüfung für ein in dem Rohteilladungsträger (212) aufgenommenes Werkstück (224) ergibt, dass für das geprüfte Werkstück (224) kein Prozessstörungsrisiko besteht, woraufhin dieses Werkstück (224) als das zu greifende Werkstück (224) ausgewählt wird.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswahl eines geeigneten, zu greifenden Werkstückes (224) aus den in dem Rohteilladungsträger (212) angeordneten Werkstücken (224) zudem Greifvorgaben berücksichtigt werden.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ablagebereich (220) wenigstens eine Werkstückpalette (222) angeordnet ist, auf die das gegriffene Werkstück (224) abgelegt wird, wobei insbesondere nachdem die Werkstückpalette (222) vollständig mit Werkstücken (224) bestückt wurde, die Werkstückpalette (222) mittels eines, insbesondere fahrerlosen, Transportsystems aus dem Ablagebereich (220) entfernt wird.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bereitstellen der Rohteilladungsträger (212) mittels eines, insbesondere fahrerlosen, Transportsystems und/oder mittels eines Beschickungssystems in dem Entnahmebereich (210) positioniert wird.
Automationsmodul (200) mit einem Grundportal, einem Entnahmebereich (210), einem Ablagebereich (220), einer an dem Grundportal angeordneten, einen, in eine Schließstellung und in eine Offenstellung versetzbaren, Greifer (232) aufweisenden Robotereinrichtung (230), einer an dem Grundportal angeordneten, auf den Entnahmebereich (210) gerichteten Kameraeinrichtung (240) und einer Steuereinrichtung (250), wobei das Automationsmodul (200) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Automationsmodul (200) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundportal ein außenliegendes erstes Seitenteil (271), ein zum ersten Seitenteil (271) beabstandetes, außenliegendes zweites Seitenteil (272) und ein auf dem ersten Seitenteil (271) und auf dem zweiten Seitenteil (272) aufliegendes Dachteil (274) aufweist, wobei die Kameraeinrichtung (240) und/oder die Robotereinrichtung (230) derart an dem Dachteil (274) angeordnet sind, dass diese in einen von dem ersten Seitenteil (271), dem zweiten Seitenteil (272) und dem Dachteil (274) begrenzten Arbeitsraum hineinhängt/hineinhängen.
Automationsmodul (200) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein zwischen dem ersten Seitenteil (271) und dem zweiten Seitenteil (272) angeordnetes drittes Seitenteil (273), das den Arbeitsraum in einen ersten Arbeitsraumbereich (276) und einen zweiten Arbeitsraumbereich (277) unterteilt, wobei zumindest eine Komponente aus der Gruppe: Entnahmebereich (210), Ablagebereich (220), Robotereinrichtung (230), Kameraeinrichtung (240) lediglich dem ersten Arbeitsraumbereich (276) zugeordnet ist, wobei das Automationsmodul (200) ferner zumindest eine weitere, lediglich dem zweiten Arbeitsraumbereich (277) zugeordnete Komponente aus der Gruppe: Entnahmebereich (210), Ablagebereich (220), Robotereinrichtung (230), Kameraeinrichtung (240) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Handhabung von Werkstücken und ein Automationsmodul. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur automatisierten Handhabung von Werkstücken und ein Automationsmodul bereitzustellen, die effizient und flexibel sind. Die Aufgabe wird gelöst durch ein nachstehend angeführtes Verfahren: Das Verfahren zur automatisierten Handhabung von Werkstücken wird unter Verwendung eines Automationsmoduls mit einem Grundportal, einem Entnahmebereich, einem Ablagebereich, einer an dem Grundportal angeordneten, einen, in eine Schließstellung und in eine Offenstellung versetzbaren, Greifer aufweisenden Robotereinrichtung, einer an dem Grundportal angeordneten, auf den Entnahmebereich gerichteten Kameraeinrichtung und einer Steuereinrichtung durchgeführt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Bei Schritt a. wird ein mit einer offenen Oberseite und Außenseiten ausgestatteter Rohteilladungsträger in dem Entnahmebereich bereitgestellt, wobei in dem Rohteilladungsträger mehrere, jeweils einen Greifbereich aufweisende Werkstücke aufgenommen sind, wobei die Werkstücke jeweils mit ihrem Greifbereich in Richtung der Oberseite und ansonsten zufällig in Bezug zueinander und in Bezug zu den Außenseiten angeordnet sind. Bei Schritt b. wird ein Lagebild von dem Rohteilladungsträger und den in dem Rohteilladungsträger angeordneten Werkstücken mittels der Kameraeinrichtung aufgenommen. Bei Schritt c. werden Lageinformationen der Werkstücke in Bezug zueinander und in Bezug auf die Außenseiten unter Berücksichtigung des Lagebildes ermittelt, wobei die Lageinformationen einzelne Positionen der Werkstücke in dem Rohteilladungsträger umfassen. Bei Schritt d. wird ein geeignetes, zu greifendes Werkstück aus den in dem Rohteilladungsträger angeordneten Werkstücken unter Berücksichtigung der Lageinformationen ausgewählt. Bei Schritt e. wird die Robotereinrichtung mittels der Steuereinrichtung durch Übermitteln der Position des ausgewählten Werkstückes angesteuert, sodass der Greifer an das Werkstück herangefahren wird, das Werkstück mittels des Greifers gegriffen wird und das gegriffene Werkstück aus dem Rohteilladungsträger entnommen wird. Bei Schritt f. wird das gegriffene Werkstück an einer Ablageposition abgelegt, die ausgewählt ist aus einer Gruppe von vorbestimmten Ablagepositionen in dem Ablagebereich, wobei an den Ablagepositionen abgelegte Werkstücke gemäß einer vorbestimmt geordneten Anordnung zueinander ausgerichtet sind. Das Automationsmodul kann in einem verarbeitenden Betrieb verwendet werden, insbesondere in einem metallverarbeitenden Betrieb. Mittels dem Automationsmodul beziehungsweise mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, weitestgehend zufällig angeordnete Werkstücke, wie sie beispielsweise dem verarbeitenden Betrieb angeliefert werden, geordnet in dem Ablagebereich abzulegen, das heißt von einer weitestgehend zufälligen Anordnung in eine geordnete Anordnung zu überführen. Hierdurch kann das genaue Zuführen der Werkstücke zu nachfolgenden Prozessen, beispielsweise zu einem Bearbeitungsprozess, wie einem Zerspanungsprozess, zu einem Montageprozess oder zu einem Logistikprozess, vereinfacht und dadurch die Prozesszeit beziehungsweise Taktzeit reduziert und die Prozesssicherheit erhöht werden. Bei den nachfolgenden Prozessen müssen die Werkstücke nicht mehr aufwendig ausgerichtet werden. Vielmehr können die Werkstücke unmittelbar mit der erforderlichen Ausrichtung den die nachfolgenden Prozesse ausführenden Maschinen zugeführt werden. Hierdurch kann die Bauteilzugänglichkeit und die damit einhergehende Flexibilität erhöht werden. Bevorzugt werden die vorgenannten Schritte gemäß ihrer Nummerierung aufeinanderfolgend ausgeführt, das heißt zuerst Schritt a., dann Schritt b. und so weiter, wobei Schritt f. als letzter Schritt ausgeführt wird. Das Grundportal des Automationsmoduls weist mehrere Portalelemente, beispielsweise Portalträger und/oder Portalwände auf. Ein Portalträger ist ein stabartiges Element, beispielsweise ein Balken. Eine Portalwand ist ein flächiges Element. Die Portalelemente sind derart ausgebildet und aneinander befestigt, dass die Robotereinrichtung des Automationsmoduls und die Kameraeinrichtung des Automationsmoduls jeweils an dem Grundportal betriebsbereit angeordnet sind. Das bedeutet, dass das Grundportal einer Bewegung des Greifers, mit dem insbesondere ein Werkstück gegriffen ist, standhält, ohne dass die Positionierung des Greifers oder die Aufnahme des Lagebildes mittels der Kameraeinrichtung beeinträchtigt wird. Dabei ist das Grundportal eingerichtet, den Greifer ohne Verformung des Grundportals beziehungsweise ohne Auslenkung der Portalelemente zueinander zu bewegen. Der Entnahmebereich des Automationsmoduls ist derart in Bezug auf das Grundportal angeordnet, dass der Greifer zu dem Entnahmebereich bewegbar ist, um ein Werkstück aus dem in dem Entnahmebereich bereitgestellten Rohteilladungsträger zu entnehme