Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft eine Transfereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und ein Verfahren zur Steuerung einer Transfereinrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 6.
[0002] Insbesondere für die Massenfertigung von Stanz- oder Pressteilen ist es bekannt,
mehrstufige Pressen zu verwenden, bei denen ein Werkstück der Reihe nach durch einzelne
Stationen der Presse bewegt wird, an denen eine bestimmte Bearbeitung erfolgt. Durch
sogenannte Transfereinrichtungen werden während des Öffnungshubes der Presse die Werkstücke
an sämtlichen Stationen der Presse ergriffen, angehoben und um jeweils eine Station
weiter transportiert. Dementsprechend ist es für eine Transfereinrichtung erforderlich,
eine Bewegung der Werkstücke in drei üblicherweise aufeinander senkrechten Bewegungsrichtungen
auszuführen. Ausgehend von einer geöffneten Stellung, in der sich die Transfereinrichtung
befindet, wenn der Pressenhub gerade beendet ist, muss die Transfereinrichtung schließen.
Dies bedeutet üblicherweise, dass von beiden Seiten der Werkstücke her sogenannte
Greiferschienen, die sich in Werkstück-Durchlaufrichtung erstrecken, zu den Werkstücken
bewegt werden, und Eingriffsfinger, die üblicherweise an den Greiferschienen vorgesehen
sind, die Werkstücke ergreifen. Nachfolgend werden die Greiferschienen und damit die
Werkstücke angehoben, um sie von den Bearbeitungswerkzeugen außer Eingriff zu bringen.
Daraufhin erfolgt der Vorschub sämtlicher Werkstücke in der Durchlaufrichtung der
Presse. Sobald sämtliche Werkstücke die jeweils nächste Bearbeitungsstation erreicht
haben, werden die Greiferschienen und damit die Werkstücke abgesenkt. Schließlich
öffnen die Greiferschienen und kehren durch eine Bewegung entgegen der Vorschubrichtung
zu ihrer Ausgangsposition zurück, so dass nach Beendigung des Pressenhubes ein erneuter
Weitertransport sämtlicher Werkstücke erfolgen kann.
Stand der Technik
[0003] Die US 5 307 666 offenbart eine Transfereinrichtung, bei der eine Bewegung mit lediglich
zwei Achsen erfolgt. Die Werkstücke werden durch eine Aufeinanderzu-Bewegung der Greiferschienen
ergriffen und durch eine Bewegung in Vorschubrichtung zur nächsten Station bewegt.
Ein Anheben ist nicht vorgesehen.
[0004] Gemäß der US 5,586,464 werden die Werkstücke zusätzlich angehoben, wobei sowohl die
Schließ- als auch Hebebewegung der Greiferschienen durch einen gemeinsamen Antrieb
und mit Hilfe eines Nockenmechanismus bewerkstelligt werden.
[0005] Gemäß der US 5,423,202 erfolgt das Schließen und Anheben der Greiferschienen durch
getrennte Antriebe. Jedoch befindet sich der Antrieb für das Schließen der Greiferschienen
auf demjenigen Bauteil, das durch den Hebeantrieb angehoben wird. Dies hat den Nachteil,
dass der Hebeantrieb vergleichsweise groß ausgelegt werden muss. Ferner werden die
elektrischen Kabel und dergleichen, die zu dem Schließantrieb führen, während jeder
Hebebewegung bewegt und unterliegen damit einem starken Verschleiß.
[0006] Diese Nachteile gelten in gleicher Weise für den Gegenstand der EP 0 701 872 A1,
bei dem ebenfalls ein Hebeantrieb dafür vorgesehen ist, die Greiferschienen zusammen
mit den Antrieben für die Schließbewegung anzuheben.
[0007] Gemäß der EP 0 849 015 A2 ist für die Bewegung in einer der beiden erforderlichen
Richtungen eine Kugelrollspindel vorgesehen. Eine derartige Kugelrollspindel ist zum
einen im Betrieb sehr geräusohintensiv. Zum anderen sind für die Drehung der Kugelspindel
hohe Antriebsgeschwindigkeiten erforderlich, was eine aufwendige Gestaltung des Antriebs
erfordert.
[0008] Diese Nachteile gelten ebenso für die Anordnung gemäß der DE 197 21 613 A1, bei der
die Greiferschiene über Parallellenker gelagert ist, die auf einem Schlitten drehbar
angebracht sind. Durch einen weiteren Schlitten mit einem Hebel, der auf einen der
Parallellenker wirkt, wird über eine Mutter, die mit dem weiteren Schlitten verbunden
ist, mittels der Drehung einer Spindel ein Anheben der Greiferschienen bewirkt.
[0009] Die JP-A-06031358 offenbart einen Antrieb eines Greifelements, der Zahnstangen und
ritzel aufweist. Hierbei muss der Hebeantrieb in der Schließrichtung mit dem Schließantrieb
mitbewegt werden. Ein Anheben erfolgt durch Bewegen des Hebeantriebs, der durch zusätzliche
Zahnritzel und -stangen in geeigneter Weise mit dem Greifelement verbunden ist.
[0010] Die DE 39 33 775 A1 offenbart eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Der Schließantrieb erfolgt
von einer feststehenden Kurvenscheibe über ein geeignetes Kurbelgestänge. Der Hebeantrieb
erfolgt ebenfalls von einer Kurvenscheibe über ein Hebelgestänge, das mit einer quer
angeordneten Schiene verbunden ist. In der Schiene ist eine vertikale Führungssäule,
an deren oberem Ende sich die Greifelemente befinden, verschiebbar gelagert.
Darstellung der Erfindung
[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transfereinrichtung und ein Verfahren
zum Steuern einer Transfereinrichtung zu schaffen, bei denen der Aufbau der Transfereinrichtung
und insbesondere der erforderlichen Antriebe besonders einfach gestaltet werden kann.
[0012] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Transfereinrichtung nach dem Patentanspruch
1.
[0013] Demzufolge ist zum einen ein Hebeantrieb zum Anheben der Greiferschiene, die allgemein
als Greifer bezeichnet ist, vorgesehen. Zum anderen weist die erfindungsgemäße Transfereinrichtung
einen Schließantrieb zum Verfahren des Greifers in seitlicher Richtung auf. Darüber
hinaus ist eine Steuerung vorgesehen, die aufgrund der nachfolgend erläuterten, erfindungsgemäßen
Verbindung der beiden Antriebe mit den jeweils zu bewegenden Elementen erforderlich
ist.
[0014] Erfindungsgemäß sind nämlich beide Antriebe feststehend angebracht, so dass keiner
der beiden Motoren so ausgelegt werden muss, dass er neben den zu bewegenden Teilen
auch den jeweils anderen Antrieb bewegen muss. Insbesondere ist für den Hebeantrieb
nicht erforderlich, dass er unter anderem den Schließantrieb anheben muss. Folglich
können die Antriebe vergleichsweise klein und kompakt ausgelegt werden, was eine erste
Vereinfachung der erfindungsgemäßen Transfereinrichtung und eine Verringerung der
Herstellungskosten bedeutet. Darüber hinaus hat dieser Aufbau den Vorteil, dass elektrische
Kabel und dergleichen, die zu den Antrieben führen, während des gewöhnlichen Betriebs
nicht bewegt werden müssen, so dass sie nicht übermäßig verschleißfest ausgeführt
werden müssen, was eine weitere Kosteneinsparung bedeutet.
[0015] Wie vorangehend ausgeführt wurde, ist es bei feststehenden Antrieben denkbar, dass
der Eingriff mit den zu bewegenden Elementen über Kugelrollspindeln erfolgt, die jedoch
bestimmte Nachteile aufweisen. Ferner ist es bekannt, die Übertragung der Drehbewegung
eines Elektromotors in die translatorische Bewegung der Greiferschiene über Zahnstangen-
und Zahnriemen zu realisieren. Derartige Riemen benötigen jedoch einen äußerst großen
Querschnitt, damit sie keiner zu starken Dehnung bei Belastung unterliegen. Dies ist
für eine ausreichend präzise Bewegung, ohne Gefahr von Schwingungen und dergleichen,
erforderlich. Schließlich wäre es denkbar, den Hebeantrieb mittels eines Elements,
das verschiebbar an einem Antriebselement des Motors vorgesehen ist, mit dem zu bewegenden
Teil zu verbinden. In diesem Fall bleibt der Hebeantrieb auch während der Öffnungs-
und Schließbewegung mit dem anzuhebenden Element in Eingriff. Auch eine derartige
Konstruktion ist jedoch vergleichsweise komplex.
[0016] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die beiden Antriebe ständig ausschließlich gelenkig
mit den zu bewegenden Elementen in Eingriff sind. Es ist also keine zusätzliche Kugelrollspindel
wie gemäß der DE 197 21 613 A1 vorgesehen. Vielmehr wird gemäß der Erfindung die Übertragung
der Drehbewegung des Motors in eine translatorische Bewegung der zu bewegenden Elemente
dadurch realisiert, dass ein vergleichsweise einfacher Hebel- und Laschenmechanismus
vorgesehen ist, dessen Elemente ausschließlich gelenkig miteinander verbunden sind.
Durch geeignete Führung der zu bewegenden Bauteile wird die erforderliche translatorische
Bewegung realisiert. Die beschriebene ausschließlich gelenkige Anbindung des jeweiligen
Antriebs an das zu bewegende Element ist vergleichsweise einfach zu realisieren und
trägt weiter zur Vereinfachung der Konstruktion bei.
[0017] Es ist zu erwähnen, dass angesichts der beschriebenen Verbindung zwischen den beiden
Antriebsmotoren und den zu bewegenden Elementen ein Ausgleich dahingehend erfolgen
muss, dass sich die Greiferschiene beispielsweise nicht absenkt, wenn sie geöffnet
wird. Aufgrund der Tatsache, dass ein beispielsweise vertikal anhebbar in einen Verfahrwagen
geführter Stößel, der die Hebebewegung der Greiferschiene realisiert, sich beim Öffnen
der Greiferschiene im abgesenkten Zustand befindet, und aufgrund des Umstandes, dass
der Stößel mit dem Hebemotor ständig gelenkig in Eingriff ist, wird der Stößel bezüglich
seines Antriebs beim Öffnen der Greiferschiene derart bewegt, dass die Verbindungslasche
einen Abschnitt einer Kreisbahn beschreibt, so dass sich ihr vorderes Ende absenkt.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Steuerung kann in diesem Fall der Hebeantrieb
mittels einer Bahnsteuerung derart betrieben werden, dass er die eigentlich auftretende
Absenkbewegung des Stößels ausgleicht, den Stößel mit anderen Worten bezüglich des
Verfahrwagens ein wenig anhebt, so dass die Greiferschiene, wie gewünscht, auf dem
gleichen horizontalen Niveau bleibt. Folglich kann durch die Erfindung eine vergleichsweise
einfach aufgebaute Transfereinrichtung realisiert werden, die gleichzeitig den Anforderungen
gerecht wird. Im Übrigen kann der Grundgedanke der Erfindung darin gesehen werden,
dass durch die vorangehend erläuterte Nachführung des einen Antriebs während der Bewegung
des Greifers in der Bewegungsrichtung des anderen Antriebs eine feststehende Anbringung
beider Antriebe ermöglicht wird. Die Übertragung der Bewegung des jeweiligen Antriebs
zu dem zu bewegenden Element kann dabei auch in anderer Weise als oben ausgeführt
bewerkstelligt werden.
[0018] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
[0019] Grundsätzlich ist die Art der Anbringung des Greifers bezüglich einer ortsfesten
Basis beliebig. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, den Greifer in vertikaler
Richtung anhebbar in einem seitlich verfahrbaren Verfahrwagen zu lagern. In diesem
Fall ergibt sich beim Öffnen die oben geschilderte Ausgleichsbewegung.
[0020] Für den Betrieb der erfindungsgemäßen Transfereinrichtung bietet es nennenswerte
Vorteile, wenn der Greifer bezüglich einer ortsfesten Basis federnd gelagert ist.
Diese federnde Lagerung kann grundsätzlich unmittelbar an der Greiferschiene vorgesehen
sein. Die federnde Lagerung kann jedoch auch zwischen einem ortsfesten Element, auf
dem der Verfahrwagen geführt ist, und einer ortsfesten Basis erfolgen. Beispielsweise
kann ein sogenannter Verstellwagen, der im gewöhnlichen Betrieb feststehend ist und
auf dem der Verfahrwagen geführt ist, bezüglich der ortsfesten Basis federnd gelagert
sein. Die federnde Lagerung erfolgt bevorzugt mittels einer vorgespannten Feder. Diese
Art der Lagerung bietet den Vorteil, dass im Falle einer Störung eine geringere Belastung
der Antriebe auftritt. Die Steuerung des Schließantriebs ist nämlich üblicherweise
derart vorgesehen, dass dieser bahngesteuert ist. Wenn es nunmehr aus irgendeinem
Grund zu einer Kollision kommt, beispielsweise weil ein Werkstück in der Presse falsch
positioniert wird, erfasst die Steuerung die Tatsache, dass sich der Schließmotor
nicht auf der programmierten Bahn im Hinblick auf die Geschwindigkeit befindet, was
auftritt, wenn die Greiferschiene mit irgendeinem Element kollidiert. Wenn der Schließmotor
das vorgesehene "Fenster" seiner Geschwindigkeitsbahn verlässt, wird er üblicherweise
unmittelbar abgebremst, was eine hohe Belastung für die beteiligten Bauteile bedeutet.
Wenn jedoch, wie bevorzugt vorgesehen, die Greiferschiene federnd gelagert ist, kann
der Schließmotor über einen gewissen Zeitraum auf der vorgesehenen Bahn bleiben, weil
die federnde Lagerung gewissermaßen die aufgrund einer Kollision verhinderte Bewegung
der Greiferschiene übernimmt. Durch geeignete Erfassungsmechanismen, die den Fachleuten
geläufig sind, kann die Tatsache erfasst werden, dass der Schließmotor aufgrund der
Arbeit "gegen" die Feder mehr Kraft als gewöhnlich benötigt, was einen Störfall anzeigt.
In dieser Situation ist es jedoch nicht unbedingt erforderlich, den Motor abrupt auf
Geschwindigkeit Null abzubremsen, sondern aufgrund der federnden Lagerung kann die
Abbremsung etwas sanfter und schonender erfolgen. Es sei erwähnt, dass alternativ
oder zusätzlich ein berührungsloser Endschalter vorgesehen sein kann, um bei Erreichen
einer bestimmten Verschiebung der federnden Lagerung den Motor anzuhalten, was jedoch
ebenfalls vergleichsweise schonend erfolgen kann.
[0021] Wie bereits erwähnt wurde, wird im Rahmen der Erfindung bevorzugt, dass der sogenannte
Verfahrwagen verfahrbar auf einem Verstellwagen gelagert ist, der seinerseits verstellbar
an einer ortsfesten Basis vorgesehen ist. Durch den Verstellwagen kann die Position
des (geschlossenen) Greifers bezüglich der Werkstücke eingestellt werden. Insbesondere
kann in dem üblicherweise auftretenden Fall, dass die Werkstücke von zwei gegenüberliegenden
Seiten von parallelen Greiferschienen gegriffen werden, der Abstand der Greiferschiene
im Schließzustand eingestellt werden. Hierdurch kann die Transfereinrichtung in flexibler
Art und Weise an unterschiedliche Werkstückabmessungen angepasst werden. Durch das
Vorsehen eines Verstellwagens ist die erfindungsgemäße Transfereinrichtung flexibel
einsetzbar. Darüber hinaus besteht weiterhin der Vorteil, dass Kabel und dergleichen,
die zu den Antrieben führen, vergleichsweise selten, nämlich lediglich beim Verstellen
des Verstellwagens, bewegt werden müssen und somit nicht unnötig robust ausgeführt
werden müssen, wie es der Fall wäre, wenn die Kabel beim jedem Zyklus bewegt werden
müssten.
[0022] Es wird ferner bevorzugt, dass dem Hebeantrieb ein Kraftausgleichsmechanismus zugeordnet
wird. Der Kraftausgleichsmechanismus wirkt im Wesentlichen derart, dass er beim Anheben
die Gewichtskraft aufnimmt, so dass der Hebemechanismus bezüglich der statischen Kräfte
im Gleichgewicht ist und lediglich die dynamische Belastung, also im Wesentlichen
die Überwindung der Trägheits- und Reibungskräfte, übernehmen muss. Darüber hinaus
wird das Getriebe des Motors entsprechend entlastet. Folglich trägt der Kraftausgleichsmechanismus
weiter zur Vereinfachung der Transfereinrichtung bei.
[0023] Die Lösung der oben genannten Aufgabe erfolgt ferner durch das im Anspruch 6 beschriebene
Verfahren.
[0024] Demzufolge wird eine Transfereinrichtung mittels einer Steuerung derart betrieben,
dass zumindest einer der beiden Antriebe während der durch den jeweils anderen Antrieb
bewirkten Bewegung derart bahngesteuert wird, dass das durch den einen Antrieb bewegte
Element in der Bewegungsrichtung des einen Antriebs bezüglich der Umgebung ortsfest
bleibt. Für den Fall, dass der Stößel, über den die Hebebewegung des Greifers erfolgt,
in dem Verfahrwagen gelagert ist, mittels dessen die Öffnungs- und Schließbewegung
des Greifers realisiert wird, wird beispielsweise der Hebeantrieb beim Öffnen und
Schließen derart bahngesteuert, dass die Höhenlage des Greifers unverändert bleibt.
Es ist selbstverständlich ebenso denkbar, dass ein Hebeschlitten verfahrbar an einem
ortsfesten Element gelagert ist, und ein seitlich verschiebbares Element in diesem
Hebeschlitten gelagert ist. In diesem Fall müsste der Schließantrieb beim Anheben
bahngesteuert derart nachgeführt werden, dass sich die seitliche Positionierung der
Greifer nicht ändert, und die Werkstücke sicher in Eingriff bleiben. Durch die erfindungsgemäße
Maßnahme wird ermöglicht, dass die Antriebe feststehend angeordnet werden können,
und dass sie beispielsweise über einen vergleichsweise einfachen Hebel- und Laschenmechanismus
ausschließlich gelenkig mit den zu bewegenden Elementen in Eingriff sind. Folglich
kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls eine besonders einfache Transfereinrichtung
realisiert werden.
[0025] Der Grundgedanke der Erfindung kann folglich darin gesehen werden, zwei translatorische
Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen durch unabhängig voneinander vorgesehene,
feststehende Antriebe durchzuführen, wobei eine Bewegung in der zweiten Richtung immer
dann unterbleibt, wenn eine Bewegung in der ersten Richtung erfolgt und umgekehrt.
Dies wird, wie erläutert, durch das bahngesteuerte Nachführen des zu einem bestimmten
Zeitpunkt nicht zu betätigenden Antriebs erreicht.
[0026] Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren
Ansprüchen beschrieben.
[0027] Entsprechend der vorangehend als bevorzugt beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Transfereinrichtung wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, dass
der Hebeantrieb derjenige Antrieb ist, der bei Betätigung des Schließantriebs zur
Korrektur eines eigentlich erfolgenden Absenkens oder Anhebens bahngesteuert nachgeführt
wird.
[0028] Entsprechend der vorangehend beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Transfereinrichtung, bei der eine federnde Lagerung des Greifers bezüglich der ortsfesten
Basis vorgesehen ist, bietet es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Vorteile,
wenn der Hebeantrieb einen Kraftmesssensor aufweist, der mit der Steuerung verbunden
ist, und die Steuerung einen Störfall dann erfasst, wenn die gemessene Kraft einen
Grenzwert übersteigt. Hierdurch kann, wie oben ausgeführt, mit vergleichsweise einfachen
Mitteln ein Störfall zuverlässig erfasst und derart gehandhabt werden, dass ein Abbremsen
der Antriebe in einer Art und Weise erfolgt, welche zu akzeptablen Belastungen der
beteiligten Bauteile führt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0029] Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Vorderansicht eines wesentlichen Abschnitts der erfindungsgemäßen Transfereinrichtung;
und
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Anordnung.
Ausführliche Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
[0030] In Fig. 1 ist als wesentliches Element der erfindungsgemäßen Transfereinrichtung
der sogenannte Schließkasten 10 gezeigt. Mittels zweier derartiger Schließkästen 10,
die entlang der Längserstreckung der Greiferschienen 12 vorgesehen sind, wird sowohl
die Öffnungs- und Schließbewegung als auch die Anhebe- und Absenkbewegung der Greiferschienen
bewerkstelligt. Es versteht sich, dass an der erfindungsgemäßen Transfereinrichtung
zusätzlich ein Vorschub vorgesehen ist, der sich üblicherweise an einem Ende der Greiferschienen
befindet und diese zur Realisierung der Vorschubbewegung in einer Richtung senkrecht
zur Zeichenebene von Fig. 1 voranbewegt. Zu diesem Zweck sind die Greiferschienen
12 in Vorschubrichtung verschiebbar auf den Stößeln 14 gelagert. Durch die Vorschubbewegung
der Greiferschienen 12 werden die zwischen den Greiferschienen in deren (mit durchgezogenen
Linien gezeichneten) Schließstellung gehaltenen Werkstücke in Vorschubrichtung bewegt.
Insbesondere werden sie in einer Mehrstufenpresse zur jeweils nächsten Bearbeitungsstation
transportiert. Bevor diese Vorschubbewegung erfolgen kann, müssen die Werkstücke von
den Greiferschienen ergriffen werden.
[0031] Die nachfolgenden Erläuterungen insbesondere im Hinblick auf die Richtungen der Bewegung
gelten für die linke Hälfte der grundsätzlich bei den gezeigten Ausführungsbeispielen
symmetrischen Transfereinrichtung. Es versteht sich, dass für die rechte Hälfte entsprechend
spiegelverkehrte Richtungen gelten.
[0032] Ausgehend von einer (in Fig. 1 mit gestrichelten Linien gezeichneten) geöffneten,
also außenliegenden Stellung der Greiferschienen 12 müssen die Greiferschienen 12
geschlossen werden, so dass sie sich in der mit durchgezogenen Linien gezeichneten
Stellung befinden. Diese Schließbewegung wird bei der erfindungsgemäßen Transfereinrichtung
durch ein Verfahren des sogenannten Verfahrwagens 16 mittels Rollen auf einer ortsfesten
Führung 18 erreicht. Die Betätigung dieser sogenannten Schließbewegung der Greiferschienen
12 erfolgt durch den Schließantrieb 20 in Form eines Elektromotors. An ein Ausgangs-Drehelement,
das gegebenenfalls an den Motor über ein Getriebe angebunden sein kann, ist fest eine
Lasche 22 angebracht. Die Lasche 22 führt eine Kreisbewegung um die Drehachse des
Motors 20 durch. Damit im Rahmen der Verbindung mit dem Verfahrwagen 16 auf Schlitzöffnungen
oder dergleichen verzichtet werden kann, ist der Verfahrwagen 16 über einen Hebel
24 gelenkig mit der Lasche 22 verbunden. In Fig. 1 ist zu erkennen, dass die (gestrichelt
gezeichnete) Öffnungsstellung dadurch erreicht wird, dass der Motor entgegen dem Uhrzeigersinn
betrieben wird, so dass sich die Lasche entgegen dem Uhrzeigersinn dreht und sowohl
den Hebel 24 als auch den Verfahrwagen 16 gemäß Fig. 1 nach links verschiebt.
[0033] Unabhängig von dem Schließantrieb 20 und dem zugehörigen Laschen- 22 und Hebelmechanismus
24 ist ein Hebeantrieb 26 vorgesehen, der wie der Schließantrieb 20 fest an einem
sogenannten Verstellwagen 28 angebracht ist, der während des gewöhnlichen Betriebs
ortsfest bleibt. In ähnlicher Weise wie bei dem Schließantrieb 20 ist an dem Hebeantrieb
26 eine Lasche 30 vorgesehen, an die gelenkig ein Hebel 32 angebracht ist, der wiederum
gelenkig mit dem Stößel 14 verbunden ist.
[0034] Es ist ohne weiteres zu erkennen, dass in der mit durchgezogenen Linien gezeichneten
Schließstellung ein Anheben des Stößels 14 und damit der Greiferschiene 12 dadurch
erfolgen kann, dass der Hebeantrieb 26 über einen gewissen Winkelbereich in Richtung
des Uhrzeigersinns gedreht wird, so dass sich auch die Lasche 30 im Uhrzeigersinn
dreht und den Hebel 32 und damit den Stößel 14 nach oben drückt. Der Stößel 14 ist
über Rollen und geeignete Führungen in dem Verfahrwagen 16 vertikal anhebbar gelagert.
[0035] Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass der Hebeantrieb 26 über eine weitere,
mit seinem Ausgangs-Drehelement fest verbundene Lasche 34 mit einem Kraftausgleichsmechanismus
36 verbunden ist, der derart wirkt, dass er der auf den Hebeantrieb 26 wirkenden Gewichtskraft
insbesondere des Stößels 14, der Greiferschiene 12 und der dadurch ergriffenen Werkstücke
entgegenwirkt, so dass der Motor 26 sowie das üblicherweise verwendete Getriebe lediglich
die dynamischen Belastungen und die Reibungskräfte aufzunehmen hat. Eine alternative
und derzeit bevorzugte Ausführung eines derartigen Kraftausgleichsmechanismus ist
in gestrichelten Linien im Bereich des Stößels 14 eingezeichnet. Ein Zylinder 50 ist
auf dem Verfahrwagen 16 abgestützt. Die aus dem Zylinder ragende Kolbenstange 52 ist
mit dem Stößel 14 verbunden. Der Zylinder 50 ist derart ausgebildet, dass er auf den
Stößel 14 derart wirkt, dass auf den Stößel eine der Gewichtskraft des Stößels, der
Greiferschiene 12 und der Werkstücke entgegenwirkende Kraft aufgebracht wird. Durch
diese Ausbildung eines Kraftausgleichsmechanismus wird nicht nur, wie bei dem Kraftausgleichsmechanismus
36, eine Entlastung des Motors und des Getriebes erreicht, sondern auch der Lasche
30 und des Hebels 32 sowie der beteiligten Verbindungen, da die Gewichtskräfte, wie
erwähnt, bereits über den Zylinder 50 auf den Wagen 16 abgeleitet werden.
[0036] In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass ein entsprechender Ausgleichsmechanismus
auch bei einer Ausführungsform vorgesehen sein könnte, bei der der Verfahrwagen 16
als Hebewagen ausgeführt ist, und in dem Hebewagen ein seitlich verschiebbarer Stößel
14 geführt ist. Diese Variante ergibt sich durch eine Drehung der linken Hälfte von
Fig. 1 um 90° in Richtung des Uhrzeigersinns. Eine derartige Ausführungsform wird
als Kurzgreifertransfer bezeichnet. In diesem Fall könnte der Hebemotor in entsprechender
Weise entlastet werden. Alternativ kann, wie bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform,
eine Entlastung an einem Element erfolgen, das möglichst "nah" an denjenigen Elementen
ist, deren Gewichtskräfte aufzunehmen sind. Hierdurch werden auch in diesem Fall möglichst
viele Komponenten des erfindungsgemäßen Transfers entlastet.
[0037] Im Rahmen eines Zyklus der erfindungsgemäßen Transfereinrichtung wird die Greiferschiene
zunächst von der (gestrichelt außen) dargestellten geöffneten Stellung in die mit
durchgezogenen Linien gezeichnete geschlossene Stellung bewegt. In dieser Stellung
werden üblicherweise mehrere Werkstücke über gesonderte (nicht dargestellte), an der
Greiferschiene 12 angebrachte Eingriffsfinger ergriffen. Durch die nachfolgende Betätigung
des Hebeantriebs 26 werden die Werkstücke angehoben, und durch den (nicht dargestellten)
Vorschub werden die Greiferschienen in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene bewegt,
so dass jedes Werkstück die jeweils nächste Bearbeitungsstation erreicht. Dort werden
die Werkstücke abgesenkt.
[0038] Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei der nachfolgenden Öffnungsbewegung
deutlich. Wenn der Verfahrwagen 16 in die äußere, geöffnete Stellung verfahren wird,
bewegt sich der Gelenkpunkt, an dem der Hebel 32 des Hebemechanismus mit dem Stößel
14 verbunden ist, auf einer Kreisbahn in Richtung des gestrichelten Pfeils A. Genauer
gesagt, "möchte" sich der Gelenkpunkt auf dieser Bahn bewegen, da der Hebeantrieb
26 und die daran angebrachte Lasche 30 zu diesem Zeitpunkt stillstehen, und der Gelenkpunkt
zwischen Lasche 30 und Hebel 32 einen feststehenden Mittelpunkt für die Kreisbewegung
des Hebels 32 bildet.
[0039] Es ist zu erkennen, dass, wenn sich der Hebel 32 auf der durch den Pfeil A angedeuteten
Kreisbahn bewegen würde, sich der Verbindungspunkt mit dem Stößel 14 absenken würde,
und dementsprechend auch der Stößel 14 abgesenkt würde. Eine derartige Bewegung kann
jedoch üblicherweise nicht zugelassen werden, da die Greiferschiene 12 oder der Stößel
14 in diesem Fall mit Bestandteilen der (nicht dargestellten) Presse kollidieren würde.
Erfindungsgemäß ist deshalb ein Ausgleich derart vorgesehen, dass der Hebeantrieb
26 derart betätigt wird, dass sich der Stößel 14 trotz der Bewegung des Verfahrwagens
16 nicht absenkt, sondern auf dem gleichen Niveau bleibt. Dies ist in Fig. 1 durch
die gestrichelte Position der Lasche 30 angedeutet, die sich in etwa auf der "9-Uhr-Position"
befindet. Die erforderliche Betätigung des Hebeantriebs 26 kann mit modernen Steuerungen
derart bahngesteuert durchgeführt werden, dass sichergestellt werden kann, dass sich
der Stößel 14 nicht absenkt. In der geöffneten Stellung gelangt folglich der Hebel
32 in die mit gestrichelten Linien gezeichnete Stellung.
[0040] Wenngleich die bahngesteuerte Betätigung des Hebeantriebs 26 vorangehend im Zusammenhang
mit der Öffnungsbewegung beschrieben wurde, versteht es sich, dass dies beim Beginn
eines neuen Zyklus entsprechend umgekehrt erfolgen muss. Mit anderen Worten, nachdem
die Greiferschiene 12 durch Zurückbewegen des Vorschubs in ihre Ausgangsposition zurückgekehrt
ist, wird sie durch den Verschließantrieb 20 wieder nach innen, in die geschlossene
Stellung bewegt. Nachdem sich bei dieser Bewegung der Hebel 32 aus der gestrichelt
gezeichneten Stellung in einer Kreisbahn um den Anbindungspunkt mit der Lasche 30
bewegen "möchte", muss durch geeignete Betätigung des Hebeantriebs, nämlich eine Betätigung,
die bei stillstehendem Verfahrwagen ein Absenken des Stößels 14 bezüglich des Verfahrwagens
16 erzeugen würde, sichergestellt werden, dass sich die horizontale Lage der Greiferschiene
12 nicht ändert.
[0041] Es versteht sich weiterhin, dass das erfindungsgemäße Prinzip in geeigneter Weise
anzupassen ist, wenn, was grundsätzlich denkbar ist, der Verfahrwagen als Hebewagen
ausgeführt ist, in dem seitlich verschiebbar ein Schließstößel geführt ist. In diesem
Fall würde bei einer Anhebebewegung aufgrund der festen Anbringung des Schließantriebs
und des gelenkigen Eingriffs mit einem Verschließstößel eine Versetzung des Verschließstößels
in seitlicher Richtung erfolgen. Auch diese Versetzung kann durch geeignete, bahngesteuerte
Betätigung des Schließantriebs nachgeführt oder korrigiert werden, so dass in diesem
Fall die seitliche Versetzung der Greiferschienen 12 unterbunden wird.
[0042] Zusätzlich zu der beschriebenen, neuartigen, ausschließlich gelenkigen und ständig
in Eingriff befindlichen Anbindung der zu bewegenden Elemente, also des Verfahrwagens
16 und des Stößels 14 mit dem jeweiligen Antrieb, ist bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 1 vorgesehen, dass der Abstand zwischen den beiden Greiferschienen 12 mittels
des sogenannten Verstellwagens 28 verstellt werden kann. Zu diesem Zweck ist an dem
Verstellwagen 28 jeweils eine Mutter 38 vorgesehen, die über eine Spindel 40 mittels
eines Verstellmotors 42 derart angetrieben wird, dass sich die beiden Verstellwägen
28 aufeinanderzu und voneinanderweg bewegen, so dass der Abstand zwischen den Greiferschienen,
den diese in der geschlossenen Stellung einnehmen, eingestellt werden kann. Der jeweilige
Verstellwagen erreicht dabei die mit der gestrichelten Linie 44 angedeutete Position.
Es versteht sich, dass hierbei der Kraftausgleichsmechanismus 36 und sämtliche an
dem Verstellwagen 28 angebrachten Bauteile, also im Wesentlichen die beiden Antriebe
20 und 26, der Verfahrwagen 16, der darin geführte Stößel 14 sowie der jeweilige Laschen-
und Hebelmechanismus mitgenommen werden. Nach der Verstellung bleibt der jeweilige
Verstellwagen 28 während des gewöhnlichen Betriebs ortsfest, so dass die zu den Antrieben
geführten Kabel, etc. nicht bewegt werden müssen und mit keinen besonderen Schutzmaßnahmen
versehen werden müssen. Darüber hinaus können die Motoren aufgrund der Tatsache, dass
keiner der beiden Motoren den jeweils anderen Motor bewegen muss, vergleichsweise
klein ausgelegt werden.
[0043] Etwa an der Mittelebene von Fig. 1 ist eine bevorzugte Maßnahme der gezeigten Ausführungsform
zu erkennen. Mittels einer vorzugsweise vorgespannten Feder 46 ist der jeweilige Verstellwagen
28 federnd bezüglich einer ortsfesten Basis gelagert. Wie vorangehend in Zusammenhang
mit der Beschreibung der Erfindung ausgeführt, führt dies dazu, dass der Verschließantrieb
20 in dem Fall, dass die Greiferschiene 12 vor dem eigentlichen Eingriff mit einem
Werkstück mit irgendeinem Bauteil kollidiert, zunächst "gegen" die Feder 46 arbeitet.
Es ist in Fig. 1 ohne weiteres zu erkennen, dass, wenn die Greiferschienen 12 bei
ihrer Bewegung aufeinanderzu auf Widerstand stoßen, eine weitere Betätigung des Verschließantriebs
20 den Verstellwagen 28 bezüglich einer ortsfesten Basis nach außen drückt. Der in
diesem Fall seitens des Motors 20 erforderliche Kraftaufwand kann von einem geeigneten
Sensor erfasst und von einer Steuerung dahingehend verarbeitet werden, dass ein Störfall
erkannt wird, und der Motor schonend abgebremst werden kann. Ohne eine federnde Lagerung
müsste der Verschließantrieb, sobald er erkennt, dass er sich außerhalb eines gewissen
Toleranzfensters auf der geregelten Geschwindigkeitsbahn befindet, unmittelbar angehalten
werden, da anderenfalls Beschädigungen auftreten können. Ein derartiges abruptes Anhalten
ist jedoch für die beteiligten Bauelemente äußerst schädlich. Die gezeigte, federnde
Lagerung des Verstellwagens 28 bezüglich einer ortsfesten Basis, die auch an einem
anderen Element, beispielsweise an der Greiferschiene 12 bezüglich des Stößels 14,
vorgesehen sein kann, behebt dieses Problem.
[0044] In Fig. 2 ist der Schließkasten 10 gemäß Fig. 1 ergänzend in einer Draufsicht zu
erkennen. Aus der Draufsicht ergibt sich, dass sowohl die beiden Verstellwägen 28,
als auch die Verfahrwägen 16 auf zwei parallelen Schienen verfahrbar geführt werden,
und auf diesen mittels mehrerer Rollen, die beispielsweise V-förmige Einkerbungen
aufweisen können, verfahren werden. Dies gilt in ähnlicher Weise für den jeweils in
dem Verfahrwagen 16 in vertikaler Richtung, also senkrecht zur Zeichenebene von Fig.
2, anhebbaren Stößel 14. Der Stößel 14 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel,
wie in Fig. 2 erkennbar, an beiden Seiten mit einer Führung versehen, die beidseitig
etwa V-förmig ausgebildet ist, so dass sie mit der erforderlichen Genauigkeit in komplementär
gestalteten Rollen 48 geführt wird, die drehbar an dem jeweiligen Verfahrwagen 16
angebracht sind. In Fig. 2 sind ferner die beiden Schließantriebe 20 zu erkennen,
während die darunterliegenden Hebeantriebe 26 verdeckt sind.
[0045] Ferner ergibt sich aus Fig. 2 der Verstellantrieb 42, der auf die Spindel 40 wirkt,
die durch die beiden Muttern 38 derart hindurchreicht, dass bei Drehung der Spindel
aufgrund unterschiedlicher Gewindesteigungen in unterschiedlichen Bereichen, die beiden
Verstellwägen 28, mit denen die Spindel 38 jeweils fest verbunden ist, aufeinanderzu
oder voneinanderweg bewegt werden. Im mittleren Bereich von Fig. 2 ist ergänzend die
federnde Lagerung der Verstellwägen 28 bezüglich einer ortsfesten Basis mittels der
Federn 46 zu erkennen.
1. Transfereinrichtung mit:
- zumindest einem Greifer, vorzugsweise einer Greiferschiene (12), zum Greifen und
Anheben zumindest eines Werkstücks,
- einem Schließantrieb (20) zum Verfahren des Greifers (12) in seitlicher Richtung,
der ständig und ausschließlich gelenkig mit einem zu bewegenden Element (16) in Eingriff
ist,
- einem von dem Schließantrieb (20) unabhängigen Hebeantrieb (26) zum Anheben des
Greifers,
- wobei beide Antriebe (20, 26) feststehend angebracht sind, und
- einer Steuerung,
dadurch gekennzeichnet, dass
- auch der Hebeantrieb (26) ständig und ausschließlich gelenkig mit einem zu bewegenden
im Element (16) geführten zweiten Element (14) in Eingriff ist, und
- zumindest einer der beiden Antriebe (20, 26) während der durch den jeweils anderen
Antrieb (26, 20) bewirkten Bewegung derart steuerbar ist, dass das durch den einen
Antrieb (20, 26) bewegte Element (16, 14) in der Bewegungsrichtung des einen Antriebs
(20, 26) bezüglich der Umgebung ortsfest bleibt.
2. Transfereinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Greifer (12) vertikal anhebbar in einem seitlich verschiebbaren Verfahrwagen (16)
geführt ist.
3. Transfereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Greifer (12) bezüglich einer ortsfesten Basis federnd, vorzugsweise mittels einer
vorgespannten Feder (46), gelagert ist.
4. Transfereinrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Greifer (12) seitlich verfahrbar auf einem im Betrieb feststehenden Verstellwagen
(28) gelagert ist, der zum Einstellen des Greifers (12) in seitlicher Richtung verstellbar
ist.
5. Transfereinrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
dem Hebeantrieb (26) ein Kraftausgleichsmechanismus (36) zugeordnet ist.
6. Verfahren zum Steuern einer Transfereinrichtung mit einem Greifer (12) zum Greifen
und Anheben zumindest eines Werkstücks, einem Schließantrieb (20) zum Verfahren des
Greifers (12) in seitlicher Richtung, der ständig und ausschließlich gelenkig mit
dem zu bewegenden Element (16) in Eingriff ist, einem von dem Schließantrieb (20)
unabhängigen Hebeantrieb (26) zum Anheben des Greifers (12), wobei beide Antriebe
(20, 26) feststehend angebracht sind, sowie einer Steuerung,
dadurch gekennzeichnet, dass
- auch der Hebeantrieb (26) ständig und ausschließlich gelenkig mit einem zu bewegenden
im Element (16) geführten zweiten Element (14) in Eingriff ist, und
- zumindest einer der beiden Antriebe (20, 26) während der durch den jeweils anderen
Antrieb (26, 20) bewirkten Bewegung derart gesteuert wird, dass das durch den einen
Antrieb (20, 26) bewegte Element (16, 14) in der Bewegungsrichtung des einen Antriebs
(20, 26) bezüglich der Umgebung ortsfest bleibt.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hebeantrieb (26) beim öffnen und Schließen derart gesteuert wird, dass die Höhenlage
des Greifers (12) unverändert bleibt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hebeantrieb (26) einen Kraftmesssensor aufweist, der mit der Steuerung verbunden
ist, und die Steuerung einen Störfall erfasst, wenn die gemessene Kraft einen Grenzwert
übersteigt.
1. Transfer device with:
- at least one gripper, preferably a gripper rail (12), for gripping and lifting at
least one work piece,
- a closing drive (20) for moving the gripper (12) in a lateral direction, which is
permanently and exclusively pivotably engaged with an element (16) to be moved,
- a lifting drive (26) independent of the closing drive (20) for lifting the gripper,
- wherein both drives (20, 26) are mounted stationarily, and
- a control system,
characterised in that
- the lifting drive (26) too is permanently and exclusively pivotably engaged with
a second element (14) which is to be moved and which is guided in the element (16),
and
- at least one of the two drives (20, 26) is controllable during the movement caused
by the other drive (26, 20) in such a way that the element (16, 14) which is moved
by the first drive (20, 26) remains stationary in the direction of movement of the
first drive (20, 26) relative to the environment.
2. Transfer device according to claim 1, characterised in that the gripper (12) is guided so as to be vertically liftable in a laterally slidable
travelling carriage (16).
3. Transfer device according to claim 1 or 2, characterised in that the gripper (12) is spring-mounted relative to a stationary base, preferably by means
of a pretensioned spring (46).
4. Transfer device according to one or more of the preceding claims, characterised in that the gripper (12) is mounted so as to be laterally movable on an adjusting carriage
(28) which is stationary during operation and which is adjustable in a lateral direction
to adjust the gripper (12).
5. Transfer device according to one or more of the preceding claims, characterised in that associated with the lifting drive (26) is a force-compensating mechanism (36).
6. Method for controlling a transfer device with a gripper (12) for gripping and lifting
at least one work piece, a closing drive (20) for moving the gripper (12) in a lateral
direction, which is permanently and exclusively pivotably engaged with the element
(16) to be moved, a lifting drive (26) independent of the closing drive (20) for lifting
the gripper (12), wherein both drives (20, 26) are mounted stationarily, and a control
system,
characterised in that
- the lifting drive (26) too is permanently and exclusively pivotably engaged with
a second element (14) which is to be moved and which is guided in the element (16),
and
- at least one of the two drives (20, 26) is controlled during the movement caused
by the other drive (26, 20) in such a way that the element (16, 14) which is moved
by the first drive (20, 26) remains stationary in the direction of movement of the
first drive (20, 26) relative to the environment.
7. Method according to claim 6, characterised in that, during opening and closing, the lifting drive (26) is controlled in such a way that
the height of the gripper (12) remains unchanged.
8. Method according to claim 6 or 7, characterised in that the lifting drive (26) has a force-measuring sensor which is connected to the control
system, and the control system detects a fault when the measured force exceeds a limit
value.
1. Installation de transfert, avec :
- au moins un dispositif de préhension, de préférence un rail de préhension (12) pour
saisir et soulever au moins une pièce,
- un dispositif d'actionnement de fermeture (20) pour déplacer le dispositif de préhension
(12) dans la direction latérale et qui est en prise, constamment et exclusivement
de manière articulée, avec un élément à déplacer (16),
- un dispositif d'actionnement de levage (26) indépendant du dispositif de fermeture
(20), pour lever le dispositif de préhension,
- où les deux dispositifs d'actionnement (20, 26) sont montés de manière fixe, et
- une commande,
caractérisée en ce que
- le dispositif d'actionnement de levage (26) est également en prise constamment et
exclusivement de manière articulée, avec un second élément (14) guidé dans l'élément
à déplacer (16),
- au moins un des deux dispositifs d'actionnement (20, 26) - pendant le mouvement
causé par l'autre dispositif d'actionnement (26, 20) - peut être commandé de manière
à ce que l'élément (16, 14) déplacé par l'un desdits dispositifs d'actionnement (20,
26) reste immobile par rapport à son environnement, dans la direction de mouvement
du dispositif d'actionnement (20, 26).
2. Installation de transfert selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de préhension (12) peut se déplacer verticalement dans un chariot (16)
déplaçable latéralement.
3. Installation de transfert selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de préhension (12) est supporté, de manière élastique par rapport à
une base fixe, de préférence, au moyen d'un ressort (46) précontraint.
4. Installation de transfert selon au moins une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de préhension (12) est logé de manière à être déplaçable latéralement
en fonctionnant sur un chariot immobile (28) qui peut être déplacé dans la direction
latérale pour positionner le dispositif de préhension (12).
5. Installation de transfert selon au moins une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un mécanisme de compensation des forces (36) est en relation avec le dispositif de
levage (26).
6. Procédé pour faire fonctionner une installation de transfert avec un dispositif de
préhension (12) pour saisir et soulever au moins une pièce, un dispositif de fermeture
(20), pour déplacer le dispositif de préhension (12) dans la direction latérale et
qui est en prise, constamment et exclusivement de manière articulée, avec un élément
à déplacer (16), un dispositif d'actionnement de levage (26) indépendant d'un dispositif
d'actionnement de fermeture (20), pour lever le dispositif de préhension (12), où
les deux dispositifs d'actionnement (20, 26) sont montés de manière fixe, ainsi qu'une
commande,
caractérisé en ce que
- le dispositif de levage (26) est également en prise, constamment et exclusivement
de manière articulée, avec un second élément (14) guidé dans l'élément à déplacer
(16),
- au moins un des deux dispositifs d'actionnement (20, 26) - pendant le mouvement
causé par l'autre dispositif d'actionnement (26, 20) - peut être commandé de manière
à ce que l'un des éléments (16, 14) déplacé par ledit dispositif d'actionnement (20,
26) reste immobile, par rapport à son environnement dans la direction de mouvement
dudit dispositif d'actionnement (20, 26).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement de levage (26) est commandé au cours des opérations
d'ouverture et de fermeture, de manière à ce que la position en hauteur du dispositif
de préhension (12) reste inchangée.
8. Procédé selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement de levage (26) comporte un dispositif de mesure de la
force qui coopère avec la commande, ce qui permet à la commande de détecter une panne,
lorsque la force mesurée dépasse une valeur de seuil.