用于在两个加工工位间的运输路径上运输工件的运输系统

摘要

本发明涉及一种用于在两个加工工位之间的运输路径上运输工件(12)的运输系统(10)，其特征在于，具有一组无人机(18、20)，每架无人机包括至少一个抓具(26)，其形成用于可释放地耦合到工件的表面(28)，并且具有控制装置，其设定用于同时协调控制无人机组的无人机(18、20)，使得无人机(18、20)的抓具(26)在不同耦合位置耦合到工件(12)的表面(28)上，并且可以通过改变无人机(18、20)的相对位置、同时在保持耦合位置之间的相对距离的情况下改变工件(12)在加工工位之间的输送路径上的取向。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在生产线的两个加工工位之间的运输路径上运输工件的运输系统。

背景技术

在工业制造过程中，通常需要在相继的制造过程工位之间运输工件，在这些工位中执行制造的各个子步骤。一个典型的例子是冲压线中的冲压。将板状工件，例如金属板，从取出工位放入第一压机中，在该压机中执行第一压制步骤，然后从该压机中取出并放入另一压机中以执行第二压制步骤，并以此方式继续。用于自由运输工件的可用空间通常很窄，因为在压机内部以及各个压机工位之间几乎没有空间。这些限制不仅存在于冲压生产线内，在这里仅以举例的方式提及，而对于本发明而言不是限制性的，而是也存在于具有相继加工工位的其他生产线中。术语“加工工位”通常还应包括一个取出工位，其中可将仍未加工的工件准备运输到后续生产工位，以及一个用于在生产线末端存储经过完全加工的工件的存储工位。

由于提到的空间限制，对相应运输系统的控制和其运行中的要求很高。一方面，其必须适合于各个相应加工工位的工作速度，另一方面，必须尽可能精确地定义加工工位之间的运输路径，以避免工件或运输系统的部件和工位本身之间的碰撞。

根据现有技术例如已知具有可以将工件从一个加工工位运送到下一个加工工位的抓具的线性输送机，或者是其臂具有很大自由度的工业机器人。根据现有技术，抓具必须匹配于要被运输的工件的形状，以便能够可靠地将其抓持，定向和运输。这是复杂且昂贵的，并且必须保持相对大量的专门规模制造的抓具以执行一个制造过程。另外，由于已知的运输系统，尤其是线性输送机或工业机器人的设计，导致工件定向和运输路径的选择的灵活性受到限制。尤其对于两个彼此距离较大的生产工位之间的较长的运输路径，也没有令人满意的解决方案。机器人或线性输送机无法或者很难桥接如此长的距离。

发明内容

因此，本发明的目的是给出一种用于在两个加工工位之间运输工件的运输系统，该运输系统克服了上述问题，并且与已知系统相比可以更加灵活和经济地使用。以这种方式改进的运输系统尤其应当允许在运输路径的选择和工件的定向方面具有更大的灵活性，即使在必要时在更长的运输路径上也是如此。与抓具的使用有关的成本将减少。

根据本发明，这些目的通过具有权利要求1的特征的运输系统来实现。

根据本发明的运输系统包括一组无人机，即无人飞行物体，其由共同的控制装置控制。这些无人机中的每一个都包括至少一个抓具，用于可拆卸地耦合到工件的表面。这可以根据与已知的抓具相同的原理来完成，也就是说，例如借助于抽吸装置，其气动地操作，并且吸紧在工件的表面上以耦合到工件上。然而，根据本发明，由于可将分配给该组中的不同无人机的不同的抓具彼此独立地耦合至工件的不同的耦合位置，因此可将抓具设计得更加简单。这提供了显著的优势，因为不必为特定的工件形状定制抓具。而是，对工件的匹配是由在耦合位置上的无人机定位的协调控制引起的。

控制装置设置用于同时协调地控制无人机组的无人机，具体而言，使得可以改变在加工工位之间的运输路径上的工件的定向。这是通过改变无人机在飞行过程中彼此间的相对位置来实现的。在此保持工件上耦合位置之间的相对距离。

因此，无人机组可以通过控制装置进行控制，以使位于第一加工工位中的工件被其抓具夹紧，并且该无人机将工件以预定的飞行轨迹转移到随后的加工工位并存放在那里。在该运输过程中，通过控制装置控制所有与工件耦合的无人机，以使其协调的飞行轨迹产生工件的预期运输路径及其在该运输路径上的定向。这导致在选择运输路径和工件定向时非常高的灵活性。

根据本发明的优选实施形式，抓具可枢转地附接到无人机。通过这种方式，当抓具枢转以适应工件表面在为其预定的耦合位置处的倾斜度时，可以将无人机的实际机体，包括其驱动器保持在所希望的方向(通常处于水平位置)。抓具的可枢转性例如可以通过使用球形接头，万向悬架或类似物来实现。

抓具优选地以可更换的方式附接到无人机。这种更换可以在技术故障时或在维护工作中进行，也可以在特殊情况下将无人机改装到其他类型的抓具上。

抓具进一步优选地分别包括至少一个气动的抽吸装置，该抽吸装置可以由至少一个负压源驱动。

优选地，无人机分别包括至少一个驱动器，该驱动器用作用于操作抽吸装置的负压源。在该实施形式中利用了这样的原理，即，典型的无人机驱动器，例如旋翼或螺旋桨，例如用于多旋翼飞行器的那些，会产生压力差。由此产生的吸力用于运行抽吸装置。

优选地，无人机分别包括用于将驱动器产生的负压传递到抽吸装置的负压管线。

进一步优选地，负压管线的与抽吸装置相反的一端具有开口，该开口通向驱动器的壳体。以这种方式，可以使用文丘里效应，文丘里效应是由壳体内部主导的气流产生的。

根据一个优选的实施方式，存在至少一个附加的负压源，以促进用于运行抽吸装置的驱动器。当由各个相应的无人机的驱动器产生的负压不足以运行抽吸装置时，考虑该实施例。然后，驱动器和独立于驱动器的附加负压源将确保足够的吸力。

进一步优选地，根据本发明的运输系统的特征在于，具有控制装置，其用于控制由驱动器或附加负压源产生的用于运行抽吸装置的负压的比例。作为这种控制装置，考虑控制在附加负压源和抽吸装置之间的空气流动的阀。

根据本发明的另一优选实施形式，该无人机组包括三架无人机。由此可以定义三个耦合位置，其总是在一个不会被超定的平面内，就像无人机数量更多时那样。

优选地，无人机是多旋翼飞行器。

本发明还涉及一种通过上述类型的运输系统在两个加工工位之间的运输路径上运输工件的方法，该方法包括以下步骤：

-在第一个加工工位中提供多个工件，

-用一组无人机控制在第一加工工位中提供的工件，以使该组无人机的抓具在不同耦合位置上耦合到受控工件表面上，

-通过一组无人机在运输路径上将工件运输至第二加工工位中，对此通过在各自的飞行轨迹上协调控制各个无人机来改变工件的空间定向，其中保持耦合位置之间的相对距离。

根据该方法的优选实施形式，各个耦合位置位于一个平面中，该平面的空间定向在第一加工工位和第二加工工位之间的运输路径上改变。

根据该方法的另一实施形式，工件是板状的，并且至少第二加工工位是用于挤压工件的压机。

附图说明

下面参考附图更详细地说明本发明的优选实施形式。

图1至图3示出了根据本发明的运输系统的实施形式的示意图，用来演示一种运输方法，该运输系统用于在两个加工工位之间的运输路径上运输工件，以及

图4使出了无人机部件的示意图以解释负压产生原理。

具体实施方式

在图1至图3中示意性地示出了用于在两个加工工位之间运输工件12的运输系统10。在所示情况下，这些加工工位是取出工位14和未详细示出的压机。因此，在本申请的用语习惯中，第一工位，例如所示的其中没有进行工件加工的取出工位14也是生产线内的加工工位。在相同的意义上，用于存储完成加工的工件的存储工位可以代表一个加工工位。

工件12是来自相同形成的多个工件的堆叠16中的最上面的工件。工件12是板状的，但不是平坦的，也就是说本身是弯曲的和变形的。

所示的工件12将被相继放置在随后的作为第二加工工位的压机中。为此目的，运输系统10设置用于沿方向A(箭头)提起堆叠16的最顶部的工件12，在预定的输送路径上沿方向B(箭头)将其运输到压机并放置在压机中，例如放至敞开压力机中设置的下部工具上。

为此目的，根据本发明的运输系统10包括一组无人机，在附图中示例性示出了其中的两个无人机18和20。实际上，该无人机组也可以包含两个以上的无人机，例如三个无人机。因此，在这方面简化了图1至3中的图示，以便示出一般的运输原理。

无人机18、20基本相同地形成。其包括无人机机体22，无人机机体包括至少一个驱动器24。为了建立稳定的飞行轨迹，已经证明多旋翼飞行器可作为无人机18、20，其包括多个作为驱动器24的旋翼，旋翼产生向下的气流。无人机18、20由此升高。例如可以使用具有四个旋翼作为驱动器24的四旋翼飞行器。

在无人机机体22的底侧上，存在用于抓具26的悬架25，该悬架设置用于耦合至工件12的上表面28。为此目的，抓具26配备有气动驱动的抽吸装置，后面还将对其进行详细说明。在最简单的情况下，每个抓具26都可以具有唯一的抽吸装置，其通过负压吸附至工件12的表面28的特定表面点上。抓具26的这种抽吸装置的运行将在下面更详细地描述。

悬架25允许各个相应的抓具26相对于无人机机体22枢转。在图1中例如示出了，在图中左侧的无人机18显示出与右侧的无人机20的抓具26处于不同角度取向的抓具26。抓具26的不同角度定向用于适应工件12的表面28在相应设定的耦合位置中的倾斜度。因为该表面由于工件12的强烈凸起而在图1的右侧上具有更大的倾斜度，因此抓具26也相应地倾斜以便能够平坦地贴靠在表面28上。由于抓具26的这种可枢转性，无人机18、20即使在其抓具26的倾斜或枢转位置中，也可以保持其包括驱动器24的无人机机体22的水平定向。根据图1中的图示，这意味着在该无人机组中的无人机18、20的无人机机体22可以保持其水平定向，尽管它们的抓具26枢转程度不同。

抓具26也可以可更换地附接到无人机18、20上。为此目的，悬架25可包括相应的可释放的耦合机构。抓具26的可枢转性例如可以通过球形接头，万向悬架或类似物来保证。

下面将说明通过根据本发明的运输系统10在提供的运输路径上将工件12运输到随后的加工工位，即压机中的过程。在此，水平运输方向B与附图中从左至右的空间方向X相对应，与此垂直的向上的提升方向对应于空间方向Z。

根据图1，无人机组的无人机18、20以其抓具26耦合在工件12的表面28上的不同耦合位置处(在本示例中，在相对于输送方向在前和在后的耦合位置处)。由于工件12不是在一个平面中不是平坦的，因此该无人机组中的无人机18、20在耦合状态下处于不同的飞行高度。无人机18、20的不同耦合位置之间的高度差由ΔZ

堆叠16的最顶部的工件12被分离，因为无人机18、20从图1所示的位置竖直向上(Z方向)移动。因此，在分离状态下，工件12通过抓具26保持自由并且可以在空间中旋转。

图2示出了在从图1的取出工位14到随后的压机的输送路径上的某个位置。通过增大无人机18、20之间的高度差，绕垂直于轴线X和Z的水平轴线Y逆时针旋转。由此也增加了耦合位置之间的差ΔZ

在该旋转期间，无人机机体22保持其空间定向。由于抓具26相对于无人机机体22的可枢转性，这是可能的。这里重要的是，由协调无人机18、20的共同控制装置对机组的所有无人机18、20进行共同控制。这允许通过协调无人机18、20的各个飞行轨迹来设定工件12的运输路径。无人机18、20的相对位置由控制装置以这样的方式相对改变，即，保持耦合位置之间的相对距离。这避免了在抓具26上产生应力，该应力可能导致抓具26从工件12的表面28分离。

在图3中，示出了处于第三位置的工件12，其中与其在图2的位置相比，工件12绕Y轴顺时针旋转，还是通过改变无人机18、20的飞行高度，同时保持其耦合位置的间距。此处耦合位置之间的高度差约为ΔZ

抓具26构造简单，并且不必针对特定的工件12进行配置。例如，对于不同形状的工件12，可以使用带有相同抓具的相同组的无人机18、20。在这种情况下，仅需要改变控制装置的程序，以便通过指定无人机18、20的各个飞行轨迹来定义运输路径。

在图4中，示出了产生用于驱动无人机18、20的气动抽吸装置的负压的原理。驱动器24包括一个具有垂直旋转轴的旋翼27，该旋翼在壳体29内产生从上到下的气流。旋翼27的水平的中心平面30位于壳体29内的最小自由横截面的高度处，并且因此位于发生最高压差的平面上。

在该平面30的高度处，负压管线34的开口32布置在壳体29内，该负压管线的另一端通向抓具26的抽吸装置36内。因此，由旋翼27产生的负压通过负压管线34传递到抽吸装置36，该抽吸装置36可以吸附在工件12的表面28上。

因此，驱动器24产生的负压在所示情况下用于驱动抽吸装置36。在本实施形式中，还存在另一负压源以促进作为主负压源的驱动器24。通入在驱动器24和抽吸装置36之间的负压管线34的负压管线38通向该附加负压源。在汇入位置之前不远处有一个阀40，其用于部分或完全打开或关闭负压管线38。因此，阀40用作控制装置，来控制由驱动器24或由抽吸装置36上的附加负压源产生的负压比例。