[0001] Die Erfindung betrifft eine Werkstückgreifereinrichtung, die zur Pressenautomatisierung,
insbesondere für Großteilstufenpressen eingerichtet ist. Die Werkstückgreifereinrichtung
eignet sich insbesondere zum automatischen Toolingwechsel.
[0002] Als "Tooling" werden an einer Presse, insbesondere einer Großteil-Stufenpresse, wie
beispielsweise einer Karosseriepresse oder dergleichen, die blechteilespezifischen
Elemente oder Organe der Presse, wie beispielsweise die Greifereinrichtungen, bezeichnet.
Die Greifereinrichtungen dienen beispielsweise der Überführung der Blechteile von
Presse zu Presse, d.h. zum Ein- und Auslegen der Blechteile in die jeweilige Pressenstufe.
Die Greifereinrichtungen können beispielsweise Saugerspinnen oder ähnliche Einrichtungen
sein. Die Saugerspinnen umfassen mehrere Saugnäpfe, die an mehrere Armen eines Gestells
gehalten sind. Die Saugnäpfe sind dabei der Kontur des Blechteils angepasst. Die Saugerspinnen
werden von einer Antriebseinrichtung bewegt, die beispielsweise als Quertraversentransfer
ausgebildet ist. Zu diesem gehören mehrere, sich quer zur Transportrichtung erstreckende
Tragbalken, so genannte Traversen, an denen das Tooling, d.h. die Greifermittel in
Form eines Rahmens, von dem sich Arme mit Saugern weg erstrecken, gehalten ist. Beim
Werkzeugwechsel ist in der Regel auch das Tooling zu wechseln.
[0003] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Werkstückgreifereinrichtung zu schaffen, bei der
der Toolingwechsel automatisch von statten gehen kann und wobei der Toolingwechsel
besonders einfach ist.
[0004] Diese Aufgabe wird mit der Werkstückgreifereinrichtung nach Anspruch 1 gelöst:
[0005] Die erfindungsgemäße Werkstückgreifereinrichtung weist Greifermittel, beispielsweise
in Form einer Saugerspinne, und einen Träger, beispielsweise in Form einer geraden
Traverse, auf, wobei der Träger mit den Greifermitteln über eine Kupplungseinrichtung
verbunden ist. Die Besonderheit der Kupplungseinrichtung besteht in einer mechanischen
Verriegelungseinrichtung, die über einen Taster verriegelt und entriegelt wird. Der
Taster kann durch eine Relativbewegung der Kupplungseinrichtung gegen einen Anschlag
betätigt werden, wobei die Relativbewegung die Verriegelungseinrichtung in Freigabe
überführt, wenn der Taster durch die Relativbewegung betätigt wird.
[0006] Bei dieser Lösung wird es beim automatischen Toolingwechsel möglich, zum Kuppeln
und Entkuppeln der Kupplungseinrichtung Bewegungen zu nutzen, die die Antriebseinrichtung
dem Träger erteilen kann. Die Antriebseinrichtung ist ohnehin vorhanden, um den Träger
und mit diesem die Greifermittel zum Werkstücktransfer zu bewegen. Die Antriebseinrichtung
ist dabei vorzugsweise so eingerichtet, dass sie den Träger in verschiedenen Raumrichtungen
und letztendlich auch entlang seiner Längsrichtung sowie quer dazu bewegen kann. Die
Bewegung in Querrichtung kann zur Betätigung des Tasters genutzt werden, wenn mit
diesem ein fester Anschlag angefahren wird. Die Bewegung in Trägerlängsrichtung kann
zum Abkuppeln bzw. zum Ankuppeln der Greifermittel, d.h. zum Öffnen und Schließen
der Kupplungseinrichtung benutzt werden.
[0007] Somit ist es bei der vorgestellten Lösung möglich, für den automatischen Toolingwechsel
ausschließlich die vorhandenen Achsen der Transfereinrichtung zu nutzen. Aktive Kupplungen
oder aktive Verriegelungen mit entsprechenden ferngesteuerten Aktuatoren sind nicht
erforderlich. Der Wegfall von Antrieben für die Kupplungseinrichtung vermindert das
Gewicht der Kuppltingseinrichtung, wodurch die Dynamik der Transfereinrichtung verbessert
werden kann.
[0008] Die Kupplungseinrichtung, insbesondere die trägerseitige Kupplungshälfte, kann an
dem Träger mittels einer Linearführungseinrichtung verschiebbar geführt sein. Der
Kupplungseinrichtung kann eine Antriebseinrichtung zugeordnet sein, um die angekoppelte
Greifereinrichtung in Trägerlängsrichtung bewegen zu können. Damit können im angekuppelten
Zustand bei dem Blechteiletransport die Blechteile oder sonstige Werkstücke längs
des Trägers verstellt werden. Außerdem kann die Linearführungseinrichtung in Verbindung
mit einer Antriebseinrichtung dazu genutzt werden, die Kupplungsbewegung zu vollführen.
[0009] Vorzugsweise weist die der Greifereinrichtung zugeordnete Kupplungshälfte eine Arretierungseinrichtung
auf, mit der die Greifereinrichtung an einer Ablage, beispielsweise einem Ablagegestell
oder einem Ablagewagen arretierbar ist. Die Arretierungseinrichtung wird vorzugsweise
durch eine Relativbewegung zwischen der Greifereinrichtung und der Ablage betätigt.
Die Relativbewegung ist dabei beispielsweise quer zu dem länglichen Träger, z.B. vertikal
orientiert. Im einfachsten Fall wird die Arretiereinrichtung durch Indexbolzen gebildet,
die an dem Ablagegestell vorgesehen sind und in entsprechende Öffnungen der Kupplungshälfte
fahren können, die der Greifereinrichtung zugeordnet ist.
[0010] Die Kupplungseinrichtung wird vorzugsweise durch ineinander greifende Kupplungshälften
gebildet, wobei eine Kupplungshälfte einen oder mehrere Finger aufweisen kann, der
oder die sich parallel zu dem Träger, d.h. parallel zu der Einkuppel- und Auskuppelbewegungsrichtung
erstrecken. Den Fingern oder sonstigen länglichen Vorsprüngen sind Ausnehmungen in
der anderen Kupplungshälfte zugeordnet. Zu den Ausnehmungen gehören wiederum Sperrglieder,
die zu der Sperreinrichtung gehören, beispielsweise in Form von Sperrbolzen, die in
Ausnehmungen der Finger fassen können. Die Sperrbolzen arretieren die Finger in der
zugeordneten Ausnehmung wenn sie in die Vertiefung des jeweiligen Fingers fassen.
[0011] Der Sperrbolzen kann durch einen Betätigungsstiftabschnitt betätigt werden, der den
Taster bildet. Der Sperrbolzen und somit der Taster sind z.B. quer zu dem Träger und
somit quer zur Einund Auskuppelrichtung orientiert. Setzt der Taster auf einem Anschlag
auf und wird der Träger nebst Kupplungseinrichtung fortgesetzt in Querrichtung bewegt,
wird der Taster und somit der Sperrbolzen in Freigabestellung überführt. Auf diese
Weise kann durch einfache Ansteuerung der Antriebe der Transfereinrichtung ein Ein-
und Auskuppeln, der das Tooling an dem Träger haltenden Kupplung erreicht werden.
[0012] Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus
der Zeichnung, der Beschreibung oder Ansprüchen.
[0013] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
- Figur 1
- Pressen mit einer schematisch veranschaulichten Transfereinheit,
- Figur 2
- die Transfereinheit nach Figur 1 mit Querträger und Tooling,
- Figur 3
- eine zu der Transfereinrichtung nach Figur 2 gehörige Kupplungseinrichtung mit zugeordnetem
Ablagegestell in ausschnittsweiser schematisierter Darstellung,
- Figur 4
- die Kupplungseinrichtung nach Figur 3 in teilweise geschnittener Seitenansicht,
- Figur 5
- die Kupplungseinrichtung nach Figur 3 und 4 aufgesetzt auf das Ablagegestell mit entkuppelter
Verriegelungseinrichtung,
- Figur 6
- die Kupplungseinrichtung nach Figur 5 beim Entkuppeln und
- Figur 7
- die Kupplungseinrichtung und das Ablagegestell nach dem Ablegen des Toolings auf dem
Ablagegestell in schematisierter ausschnittsweiser Seitenansicht.
[0014] In Figur 1 ist in aufs Äußerste schematisierter Darstellung eine Pressenanlage 1
mit zwei Pressen 2, 3 und einer Transfereinrichtung 4 veranschaulicht, zu der eine
Transfereinheit 5 gehört. Die Transfereinheit 5 dient dazu, Werkstücke, wie beispielsweise
Blechteile, insbesondere große Blechteile wie Kraftfahrzeugkarosserieteile, von der
Presse 2 zu der Presse 3 oder auch zu einer Zwischenablage zu schaffen, die nicht
weiter veranschaulicht ist. Die Pressenanlage 1 kann lediglich aus einer einzigen,
wie dargestellt aus zwei oder auch aus mehreren Pressen bestehen. Die Transfereinrichtung
4 kann eine oder mehrere Transfereinheiten umfassen. Die Transfereinrichtung bewegt
ein oder mehrere gerade Traversen 6, die einen Träger für Greifermittel 7 bildet.
Das Greifermittel 7 kann beispielsweise durch ein oder mehrere Saugerspinnen 8 gebildet
sein, wie sie aus Figur 2 hervorgeht. Die vorgestellte Transfereinheit 5 weist einen
mit zumindest einem Gelenk 9 versehenen Arm 10 mit Abschnitten 12, 13 auf. Um die
Abschnitte 12, 13 kontrolliert zu bewegen, sind Antriebe 14, 15 sowie weitere, nicht
veranschaulichte Antriebe vorgesehen, mit denen die Traverse 6 gezielt horizontal
und vertikal bewegt und um ausgewählte Richtungen geschwenkt werden kann. Insoweit
bilden die Antriebe 14, 15 zusammen mit den weiteren, nicht veranschaulichten Antrieben
eine Antriebseinrichtung 16. Zu der Antriebseinrichtung 16 kann außerdem ein Verstellantrieb
17 gehören, mit dem die Saugerspinne 8 längs zu der Traverse 6 bewegbar ist. Der Verstellantrieb
17 ist optional. Er kann insbesondere bei Transfereinheiten, die eine Bewegung der
Traverse 6 in horizontaler Querrichtung, d.h. in Traversenlängsrichtung gestatten
entfallen.
[0015] Die Saugerspinne 8 weist einen Rahmen 18 auf, zu dem z.B. zwei sich parallel zu der
Traverse 6 erstreckende Rohre gehören. Von diesen zweigen Rohrarme 19, 20, 21, 22,
23, 24 ab, die endseitig jeweils einen Sauger 25, 26, 27, 28, 29, 30 tragen. Die Sauger
sind beispielsweise schalenartig nach unten gewölbte Gummielemente, die über die Rohrarme
19 bis 24 mit Vakuum beaufschlagbar sind.
[0016] Zur Lagerung der Saugerspinne 8 an der Traverse 6 ist eine Kupplungseinrichtung 31
vorgesehen, die an einem Ende des Rahmens 18 angeordnet ist. An dem anderen Ende kann
eine weitere Kupplungseinrichtung oder eine Anschlusseinrichtung 32 vorgesehen sein,
die zwei formschlüssig ineinander greifende und durch längs zu der Traverse 6 gerichtete
Axialbewegung in und außer Eingriff überführbare Hälften 32a, 32b aufweist.
[0017] Die Kupplungseinrichtung 31 eignet sich insbesondere zum Ablegen des Toolings in
Form der Saugerspinne 8 an einem passiven Ablagegestell unter Ausnutzung von Bewegungen,
die die Transfereinheit 5 der Traverse 6 mittels der ohnehin vorhandenen Antriebe
erteilen kann, die dazu vorgesehen sind, die Traverse 6 im Raum zu positionieren,
um das Werkstück zu transportieren.
[0018] Figur 3 veranschaulicht die Kupplungseinrichtung 31 an der Traverse 6. Unterhalb
derselben ist eine Linearführung 33 angeordnet, mit der die Kupplungseinrichtung 31
längs zu der Traverse 6 verfahren werden kann. Entsprechend gehört zu der Linearführungseinrichtung
33 eine parallel zu der Traverse 6 orientierte und an dieser gehaltene Führungsschiene
34, auf der ein Schlitten verfahrbar ist. Zu der Kupplungseinrichtung 31 gehören eine
erste Kupplungshälfte 36, die mit dem auf der Führungsschiene 34 laufenden Schlitten
oder der Quertraverse 6 direkt verbunden ist und eine zweite Kupplungshälfte 37, die
den Rahmen 18 trägt. Von der Kupplungshälfte 37 erstreckt sich, wie Figur 4 veranschaulicht,
parallel zu der Führungsschiene 34 bzw. parallel zu der Traverse 6 ein Finger 38 weg,
der von einer entsprechenden Bohrung oder sonstigen Öffnung 39-spielarm aufgenommen
ist. Der Finger 38 steht mit einer Verriegelungseinrichtung 40 in Eingriff. Dazu weist
der Finger 38 an seinem Ende, wie beispielsweise aus Figur 5 oder 6 ersichtlich, eine
Vertiefung, beispielsweise in Form einer Mulde oder einer ringsum laufenden gerundeten
oder anderweitig ausgebildeten Nut 41, auf. Dieser Nut 41 ist ein zu der Verriegelungseinrichtung
40 gehöriger Sperrbolzen 42 zugeordnet, der in einer quer zu der Bohrung 39 angeordneten
weiteren Bohrung 43 verschiebbar gelagert ist. Die Bohrung 43 schneidet die Bohrung
39 dabei unter einem Winkel von ungefähr 90° außermittig. Während die Bohrung 39 vorzugsweise
parallel zu dem Träger 6 orientiert ist, ist die Bohrung 43 quer zu diesem vorzugsweise
vertikal orientiert.
[0019] Der Sperrbolzen 42 weist einen Sperrabschnitt 44 auf, dessen Durchmesser dem Durchmesser
der Bohrung 43 und dem Rundungsradius der Nut 41 entspricht. Vom dem Sperrabschnitt
44 erstreckt sich ein Betätigungsstiftabschnitt 45 weg, dessen Durchmesser so gering
ist, dass er die Bohrung 39 nicht schneidet, wenn er, wie Figur 5 oder 6 zeigt, nach
oben verschoben ist. Der Betätigungsstiftabschnitt 45 bildet einen Taster, über den
die Kupplungseinrichtung 31 aus ihrem blockierten oder verriegelten Sperrzustand in
einen ungesperrten Zustand überführt und somit freigegeben werden kann.
[0020] Der Sperrbolzen 42 ist durch eine in der Bohrung 43 angeordnete Feder 46 oder ein
anderes geeignetes Mittel in seine Sperrposition hin vorgespannt, in der der Sperrabschnitt
44 die Bohrung 39 schneidet.
[0021] Die Kupplungshälfte 37 weist eine Bohrung 47 auf, die vorzugsweise parallel zu der
Bohrung 43, d.h. quer zu dem Träger 6 orientiert ist. Der Bohrung 47 ist ein an einem
Ablagegestell 48 angeordneter Indexbolzen 49 zugeordnet, der sich vorzugsweise vertikal
nach oben erstreckt und der spielarm in die Bohrung 47 passt. Die Kupplungshälfte
37 kann auf jeder Seite des Trägers 6 eine entsprechende Bohrung aufweisen, wobei
Indexbolzen in entsprechender Zahl und passender Position vorgesehen sind.
[0022] Neben dem Indexbolzen 49 ist als Anschlag 50 ein Entriegelungsplatte 51 vorgesehen,
der an seiner Oberseite eine quer zu dem Indexbolzen 49 gerade verlaufende Fläche
52 aufweist. Diese Fläche 52 kann eine ebene Fläche sein. Sie verläuft vorzugsweise
parallel zu dem Finger 38. Der Entriegelungsplatte ist eine in der Unterseite der
Kupplungshälfte 36 ausgebildete Ausnehmung 53 zugeordnet, in die die Entriegelungsplatte
51 passt. Der Betätigungsstiftabschnitt 45 des Sperrbolzens 42 ragt in diese Ausnehmung
53 jedoch nicht über diese hinaus, wie aus den Figuren 3 und 4 hervorgeht.
[0023] Die insoweit beschriebene Transfereinheit 5 arbeitet hinsichtlich des Toolingwechsels
wie folgt:
[0024] Es wird davon ausgegangen, dass, wie Figur 2 andeutet, zunächst eine Saugerspinne
8 an der Traverse 6 gehalten ist und gewechselt werden soll. Der Arm 10 bewegt die
Traverse 6 deshalb über ein Ablagegestell 48, wie es in Figur 3 veranschaulicht ist
und senkt die Traverse 6 ab. Dabei wird die Kupplungshälfte 37 auf den Indexbolzen
49 aufgesetzt, der in die Bohrung 47 einfährt. Der Betätigungsstiftabschnitt 45 setzt
dabei auf der Fläche 52 auf und wird relativ zu der Kupplungshälfte 36 gegen die Kraft
der Feder 46 in Freigabestellung gedrückt. Dieser Zustand ist in Figur 5 veranschaulicht.
Der Sperrabschnitt 44 wird aus der Bohrung 39 herausgedrückt. Der Sperrabschnitt 45
fasst nicht in die Nut 41, womit der Finger 38 freigegeben ist. Sein Kopf 38a kann
an dem Betätigungsstiftabschnitt 45 vorbei bewegt werden, d.h. der Finger 38 kann
aus der Bohrung 39 herausgezogen werden. Dazu bewegt die Transfereinheit 5 die Traverse
6 in Traversenlängsrichtung, wie es in Figur 6 veranschaulicht ist. Alternativ kann
der Verstellantrieb 17, der an der Kupplungshälfte 36 angreifen kann, aktiviert werden,
um die Axialbewegung der Kupplungshälfte 36 und somit das Entkuppeln zu bewirken.
Bei diesem Vorgang gleitet die Stirnfläche des Betätigungsstiftabschnitts 45, wie
Figur 6 andeutet, auf der Fläche 52 der Entriegelungsplatte 51.
[0025] Hat der Finger 38 aus der Bohrung 39 herausgefunden, bewegt die Transfereinheit 5
die Traverse 6 nach oben, wobei sie das Tooling auf dem Ablagegestell 48 liegen lässt.
Dieser Zustand ist in Figur 7 veranschaulicht.
[0026] Die Ankopplung eines gleichen oder anderen Toolings, d.h. einer Saugerspinne an die
Traverse 6 erfolgt auf umgekehrte Weise.
[0027] Zum automatischen Toolingwechsel gestattet es die vorliegende Erfindung, ausschließlich
die vorhandenen Achsen der Transfereinheit 5 zu benutzen. Es sind weder aktive Kupplungen
noch aktive Verriegelungen erforderlich oder vorgesehen. Ein Ablagegestell 48 weist
einen oder mehrere Stifte 49 oder Indexbolzen zur Aufnahme und Fixierung des Toolings
sowie eine Druckplatte bzw. ein oder mehrere Entriegelungsplatten 51 zur Entriegelung
einer Verriegelungseinrichtung 40 auf. Diese kann durch einen Sperrbolzen gebildet
sein, dessen Bohrung eine Bohrung zur Aufnahme eines Kupplungsbolzens 38 schneidet.
Der Verriegelungsbolzen 40 ist in seine Verriegelungsstellung vorgespannt und kann,
wenn seine schlanke Nase (Betätigungsstiftabschnitt 45) auf der Entriegelungsplatte
51 aufsetzt, in Freigabeposition überführt werden. Die Entriegelungsbewegung zur Betätigung
des Sperrbolzens 42 ist quer zu der Traverse 6 während die Ein- und Auskuppelbewegung
parallel zu der Traverse 6 orientiert ist.
[0028] Die Kupplungseinrichtung 31 ist vorzugsweise mit Fluidkupplungen versehen, die parallel
zu dem Kupplungsbolzen oder Finger 38 orientiert sind und dazu dienen, Vakuum oder
Druckluft zu der Saugerspinne zu übertragen. Bedarfsweise können weitere Medienkupplungen
vorgesehen sein. Außerdem können elektrische Kupplungen zur Stromübertragung, zur
Übertragung von Steuersignalen und/oder Informationssignalen, für Sensoren oder für
Aktuatoren vorgesehen sein. Des Weiteren können Kupplungen für Informationsträger,
wie beispielsweise Lichtleiter vorgesehen sein, wobei die Kupplungs- und Entkupplungsrichtung
jeweils mit der Längsrichtung der Traverse 6 bzw. der Längsrichtung des Fingers 38
übereinstimmt. Eine solche Kupplungseinrichtung 54 ist in Figur 3 anhand gestrichelter
Linien abstrakt angedeutet.
1. Werkstückgreifereinrichtung zur Pressenautomatisierung, insbesondere für Großteil-Stufenpressen,
mit einem Träger (6) , der von einer Antriebseinrichtung (16) zur Durchführung eines
Werkstücktransports bewegbar ist,
mit einem Greifermittel (7), das zum gesteuerten Erfassen und Freigeben von Werkstücken
eingerichtet ist,
mit einer Kupplungseinrichtung (31), die zwei Kupplungshälften (36, 37) aufweist,
von denen eine mit dem Träger (6) und die andere mit dem Greifermittel (7) verbunden
ist, wobei
die Kupplungseinrichtung (31) eine mechanische Verriegelungseinrichtung (40) mit einem
Taster (45) aufweist, der durch Relativbewegung der Kupplungseinrichtung (31) gegen
einen Anschlag (51) betätigbar ist und der die Verriegelungseinrichtung (40) in Freigabe
überführt, wenn er betätigt wird.
2. Werkstückgreifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (31) mittels einer Linearführungseinrichtung (34) an dem
Träger (6) in Trägerlängsrichtung verschiebbar geführt ist.
3. Werkstückgreifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Greifereinrichtung(7) zugeordnete Kupplungshälfte (37) eine Arretierungseinrichtung
(47, 49) aufweist, mit der die Greifereinrichtung (7) an einer Ablage (48) arretierbar
ist.
4. Werkstückgreifereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungseinrichtung (47, 49) durch eine Relativbewegung zwischen der Greifereinrichtung
(7) und der Ablage (48) zu betätigen ist.
5. Werkstückgreifereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (47, 49) durch ineinandergreifende durch eine lineare Relativbewegung
in und außer Eingriff überführbare Elemente (47, 49) gebildet ist.
6. Werkstückgreifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungshälften (36, 37) mit formschlüssig ineinandergreifenden Elementen (38,
39) versehen ist.
7. Werkstückgreifereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Kupplungshälften (36, 37) einen Finger (38) mit einer Vertiefung (41) aufweist,
die als Verriegelungsvertiefung dient.
8. Werkstückgreifereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Finger (38) ein Sperrbolzen (42) zugeordnet ist, der die Verriegelungseinrichtung
(40) bildet.
9. Werkstückgreifereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen (42) durch ein Federmittel (46) in Sperrrichtung vorgespannt ist.
10. Werkstückgreifereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen (42) sich quer zu der Ein- und Ausrückrichtung der Kupplungseinrichtung
(31) erstreckend angeordnet ist.
11. Werkstückgreifereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen (42) einen Sperrabschnitt (44) aufweist, der spielarm mit der Vertiefung
(41) des Fingers (38) in Eingriff steht.
12. Werkstückgreifereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen (42) einen Betätigungsstiftabschnitt (45) aufweist, dessen Durchmesser
geringer ist als der Durchmesser des Sperrabschnitts (44).