DE19628556A1 - Vorrichtung zur Entnahme und Zuführung von Formteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme und Zuführung von Formteilen, insbesondere Blechformteilen, aus bzw. in Bearbeitungsmaschinen, insbesondere Pressen, und/oder zur Übergabe dieser Teile von einer Bearbei­ tungsmaschine in eine Folgebearbeitungsmaschine.

Derartige Vorrichtungen - auch "Feeder" - genannt, sind in vielfältiger Ausführung bekannt und finden insbeson­ dere bei der Blechverformung an mechanischen oder hy­ draulischen Pressen Verwendung. Ihr Einsatz hat sich vor allem in Pressenstraßen bewährt, die aus mehreren hin­ tereinander aufgestellten Pressen bestehen, in denen in Folge die verschiedenen Verformungsschritte bis zum End­ produkt, beispielsweise Blechteile für die Automobilin­ dustrie, durchgeführt werden. Dazu ist es erforderlich, daß die Werkstücke nach der Beendigung eines Verfor­ mungsschritts der jeweiligen Presse entnommen und in die Folgepresse eingelegt werden. Um diese aufwendigen Übergabearbeiten zu mechanisieren bzw. zu automatisie­ ren, sind die genannten Feeder entwickelt worden, mit denen gegenüber manuellem Betrieb die Ausbringung erheb­ lich erhöht werden konnte. Dabei gibt es grundsätzlich zwei Bauarten.

Bei der einen Bauart ist in Richtung des Werkstückflus­ ses oberhalb des Pressendurchgangs beidseitig an jeder Presse ein Feeder befestigt. Die Werkstückaufnahme, die aus einer geeigneten Tragkonstruktion mit beispielsweise Saugnäpfen oder Greifern besteht, ist an einem Schwenkarmparallelogramm befestigt, das wiederum an ei­ nem vertikal auf einer fest mit der Presse verbundenen Führungsschiene bewegbaren Schlitten angelenkt ist. Durch gesteuerte Überlagerung der Vertikalbewegung und der Schwenkarmbewegung ist es möglich, mit der Werk­ stückaufnahme zwischen die Verformungswerkzeuge der Presse zu gelangen und dieser ein zu verformendes Werk­ stück zuzuführen oder ein verformtes zu entnehmen.

Diese Bauart benötigt zwischen den einzelnen Pressen und auch vor der ersten und hinter der letzten Presse eine Zwischenablage, auf der das Werkstück - im Falle der Übergabe von einer Presse zur anderen mit einem aus­ gangsseitig an der vorgeordneten Presse befestigten Fee­ der - abgelegt und dann vom nächsten Feeder, der ein­ gangsseitig an der Folgepresse angeordnet ist, aufge­ nommen und in diese eingelegt wird. Abgesehen davon, daß die Notwendigkeit jeweils zweier Feeder pro Presse zu einem erheblichen baulichen Aufwand führt und zudem durch die Zwischenablage relativ viel Zeit für die Über­ gabe des Werkstücks von einer Presse zur nächsten benö­ tigt wird, muß zwischen den Pressen genügend Raum zur Verfügung gestellt werden, um die Zwischenablage zuzu­ lassen und der Ausladung der Feeder durch den Schwenkra­ dius des Hebelparallelogramms Rechnung zu tragen, das für eine orientierte, durch die Schwenkbewegung unbe­ einflußte Werkstückausrichtung erforderlich ist.

Um den durch die Zweifachanordnung von Feedern an jeder Presse bedingten maschinellen Aufwand, der auch doppelte Wartungsarbeiten bedingt, zu vermindern und die Über­ gabezeiten zu verkürzen, ist bei der zweiten Feeder- Bauart als Grundkonzeption eine Überlagerung horizon­ taler und vertikaler Bewegungen vorgesehen. Dabei über­ spannt eine Traverse den Zwischenraum zwischen zwei Pressen, an deren einander zugekehrten Stirnseiten sie endseitig oberhalb der Pressenwerkzeuge befestigt sein kann. Die sich zwischen zwei benachbarten Pressen er­ streckende Traverse kann jedoch auch auf separaten Stüt­ zen gelagert sein.

Auf der Traverse ist horizontal ein Wagen verfahrbar, der eine Führungsschiene od. dgl. besitzt, auf der ein Tragarm für die Werkstückaufnahme vertikal verfahrbar ist. Dieser im wesentlichen horizontal ausgerichtete, an seinem freien Ende die Werkstückaufnahme tragende Arm muß eine Länge besitzen, die die Werkstückaufnahme bis in den Bereich zwischen den Pressenwerkzeugen gelangen läßt. Bei einer bekannten Version dieser Bauart ist zur Vermeidung der ansonsten erforderlichen horizontalen Drehbewegung des Tragarms, die wegen der durch die hori­ zontale Schwenkbewegung gegebenen seitlichen Ausladung auch seitlich der Pressenreihe relativ viel Raum benö­ tigt, eine Doppelarmkonzeption vorgeschlagen worden, bei der der Tragarm in Richtung des Werkstückflusses sich beidseitig vom Fahrwagen aus erstreckt und an jedem Ende eine Werkzeugaufnahme trägt. Dadurch erübrigt sich eine horizontale Drehbewegung und es kann lediglich durch ho­ rizontales Hin- und Herfahren jeweils eine Werkzeugauf­ nahme in jeweils eine der zugeordneten Pressen gelangen.

Wenngleich diese bekannten Feeder-Konzepte bereits Vor­ teile gegenüber z. B. Robotern oder gewöhnlichen Trans­ fereinrichtungen besitzen, wie beispielsweise die in Pressen-Betrieben erforderliche Robustheit und durch die steifen Führungen eine wesentlich höhere Langlebigkeit, sowie den jeweiligen Erfordernissen anpaßbare variable Einbauformen, wie hängend, stehend, seitlich verschieb­ bar, benötigen die bekannten Ausführungen immer noch relativ viel Platz zwischen den einzelnen Pressen und bei manchen Versionen auch seitlich der Pressenreihe.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Feeder der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei gerin­ gerem Platzbedarf optimale und damit insbesondere auch zeitsparende Bewegungsabläufe garantiert und eine va­ riable Ausrichtung des Werkstücks ermöglicht. Zur Lösung werden erfindungsgemäß die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale vorgeschlagen.

Mit der Erfindung werden in vielfacher Hinsicht überra­ schende Vorteile erzielt. Durch die Kombination von zwei translatorischen und einer rotatorischen Bewegungsachse können die horizontalen, die vertikalen und die Schwenk­ bewegungen derart überlagert werden, daß die Entnahme des Werkstücks aus einer Presse und dessen Übergabe an die Folgepresse auf kürzestem Weg in kürzester Zeit er­ folgen kann. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung die Reduzierung des Abstandes zwischen zwei benachbarten Pressen bis auf Schwenkarmlänge bzw. Schwenkradius. Wei­ terhin wirkt sich die erfindungsgemäß für die Schwenkbe­ wegungen vorgeschlagene vertikale Bewegungskomponente energiegünstig aus, da insbesondere bei der bevorzugten Ausführung, bei der die Schwenkachse horizontal ver­ läuft, quasi ein "Durchpendeln" erfolgt, wenn das Werk­ stück der vorgeordneten Presse entnommen worden ist und an die nachfolgende übergeben wird. Die Erdanziehung wirkt dann zunächst beschleunigend und in der zweiten Hälfte des "Durchpendelns" abbremsend auf das Werkstück.

In bevorzugter Ausführungsweise läßt sich die Erfindung durch eine horizontal ausgerichtete, im Einbauzustand endseitig an zwei benachbarten Pressen ortsfest, vor­ zugsweise oberhalb des Pressendurchgangs befestigte Tra­ verse realisieren, die einen auf ihr horizontal ver­ fahrbaren Wagen mit einer vertikal verfahrbaren Hubsäule trägt, an deren freiem Ende über eine in ihrer Längs­ richtung von der Vertikalen abweichend ausgerichtete Schwenkachse ein Schwenkarm befestigt ist, der an seinem freien Ende die Werkstückaufnahme trägt. Die Werkstück­ aufnahme kann als Greifer, in Form einer Zange, einem Magneten oder einer Saugerspinne bzw. einem Einzelsauger sein.

Der Anwendungsbereich für den erfindungsgemäßen Feeder kann noch dadurch erweitert werden, daß zusätzlich zum Schwenkgelenk eine weitere sphärisch, beispielsweise als Kardan- oder Kugelgelenk ausgebildete Achse installiert ist, so daß auch im Drei- oder Mehreck aufgestellte Maschinen bedient werden können und zudem ge­ wünschtenfalls bei in Reihe aufgestellten Maschinen ein seitliches Ausfahren und damit eine Zwischenentnahme möglich sind.

Wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Schwenkarm teleskopierbar ist, lassen sich die Überga­ bewege und damit die Abstände zwischen zwei benachbarten Pressen noch weiter verkürzen, andererseits aber auch die Reichweite des Feeders relativ verlängern.

Um das Werkstück in einfacher Weise lagegerecht überge­ ben zu können, ist die Werkstückaufnahme vorzugsweise schwenkbar mit dem Schwenkarm verbunden. Dies kann auf vielfältige Art geschehen. So könnte beispielsweise der Greifer direkt am freien Ende des Schwenkarms pendelnd aufgehängt sein. Damit wäre zwar aufgrund der Schwer­ kraft für den gesamten Übergabeweg eine konstante Aus­ richtung möglich, jedoch keine gezielte Ausrichtung, insbesondere möglicherweise erwünschte Schräglage, ganz abgesehen davon, daß unter gewissen Bedingungen der Be­ wegungsabläufe auch ein "Aufschaukeln" eintreten könnte.

Bevorzugt schlägt die Erfindung ein die Werkstückauf­ nahme tragendes Schwenkgelenk vor, das schwenkbar am freien Ende des Schwenkarms befestigt ist. Dieses Schwenkgelenk eröffnet verschiedene Möglichkeiten für die Manipulation des Werkstücks bzw. seiner Aufnahme.

So kann zunächst durch eine Zwangssteuerung, beispiels­ weise durch einen Ketten- oder Bandtrieb, der zwischen den beiden Schwenkachsen bzw. darauf festgemachten Zahn­ rädern diese umschlingend verläuft, dafür gesorgt wer­ den, daß bei der Bewegung des ersten Schwenkarms aus ei­ ner Endposition (z. B. Entnahmeposition) in seine andere Endposition (z. B. Ablageposition) der zweite Schwenkarm immer vertikal und damit das Werkstück konstant in sei­ ner Ausgangslage verbleibt.

Die Manipulation der Teilelage kann dabei rotatorisch um die Drehachse z₁ erfolgen. Durch Integration eines wei­ teren Gelenkes im Schwenkgelenk können zusätzlich Rota­ tionen um die Achsen z₂ und z₃ erfolgen.

Andererseits ist es jedoch auch möglich, der vorstehend beschriebenen Relativbewegung zwischen den zwei Schwenkarmen, die für eine konstante Vertikalausrichtung des zweiten Schwenkarms sorgt, eine Bewegungskomponente zu überlagern, die zu einer gezielten Kippbewegung im zweiten Schwenkarm führt, so daß die Werkstückaufnahme und damit das Werkstück selbst beliebig orientiert eingestellt werden können. Dazu kann beispielsweise ein Zahnriemen von einem Servomotor über ein auf der ersten Schwenkachse gelagertes Zahnrad angetrieben werden, wo­ bei der Zahnriemen andernends mit einem direkt oder in­ direkt drehfest mit dem zweiten Schwenkarm verbundenes Riemenrad oder Zahnrad kämmt.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Feeder zwischen zwei Pressen einer Pressenstraße, in schematischer Seitenansicht, und zwar in Entnahme- und Zwi­ schenposition;

Fig. 2 den Feeder gemäß Fig. 1 in detaillierterer, schematischer Darstellung;

Fig. 3 den Feeder gemäß Fig. 1 in Draufsicht; und

Fig. 4 eine vereinfachte Stirnansicht auf eine Presse in Produktionsrichtung.

Wenngleich der erfindungsgemäße Feeder nachfolgend am Beispiel seines Einbaus zwischen zwei Folgepressen einer Pressenreihe beschrieben wird, beschränkt sich seine Anwendung keinesfalls darauf, sondern ist sein Einsatz überall dort möglich, wo Werkstücke in Behandlungssta­ tionen gegeben oder von einer solchen zu einer anderen oder aus solchen entnommen werden sollen, wobei die Art der Bearbeitung allenfalls von untergeordneter Bedeutung ist. Im vorliegenden Beispiel bestehen die Werkstücke aus Blechteilen, die in Pressen verformt werden sollen und beispielsweise in der Automobilindustrie Verwendung finden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der insgesamt mit F be­ zeichnete Feeder zwischen zwei Pressen 1 und 2 mit je­ weils Ober- und Unterwerkzeugen 1a, 2a bzw. 1b, 2b an­ geordnet. Die Produktionsrichtung zeigt der Pfeil A an. Der Feeder F besteht im wesentlichen aus einer Traverse 3, die mit ihren Enden an den einander zugekehrten Stirnflächen der Pressen 1 und 2 oder auf einem separa­ ten Aufnahmebock befestigt ist und einen auf ihr hori­ zontal verfahrbaren Wagen 4 trägt.

An dieser Stelle sei nochmals betont, daß jeder Feeder nur einen Fahrwagen 4 benötigt und in der Darstellung gemäß Fig. 1 lediglich zur Verdeutlichung und Vereinfa­ chung der Beschreibung der Feeder in zwei zuvor erwähn­ ten Positionen dargestellt ist.

Der Fahrwagen 4 besitzt eine vertikal verstellbare Hub­ säule 5, an deren unterem Ende ein Schwenkarm 6 gelagert ist, an dessen freiem Ende die Halterung 7 für das Werkstück 8 angelenkt ist.

Somit ermöglicht die Erfindung die Überlagerung dreier Bewegungskomponenten, nämlich entsprechend dem Doppel­ pfeil x horizontal, entsprechend dem Doppelpfeil y ver­ tikal und schließlich entsprechend dem Bogenpfeil z in im wesentlichen in einer Vertikalebene verlaufender Schwenkrichtung. Darüber hinaus kann der Schwenkbewegung z, wie nachfolgend anhand des Ausführungsbeispiels in Fig. 2 noch erläutert werden wird, eine weitere Schwenkbewegung z₁ überlagert werden.

Dazu ist ein zweites Schwenkgelenk 9 vorgesehen, das am freien Ende des Schwenkarms 6 angelenkt ist. Zur Aus­ richtung des Schwenkgelenks 9 besteht zwischen den bei­ den Schwenkachsen 11 (Verbindungsachse zwischen der Hub­ säule 5 und dem Schwenkarm 6) und 12 (Verbindungsachse zwischen dem Schwenkarm 6 und dem Schwenkgelenk 9) eine Wirkverbindung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies ein die beiden Achsen koppelnder Zahnriemen 13. Im einfachsten Fall trägt die drehfest mit der Hubsäule 5 verbundene Achse 11 ein ebenfalls drehfestes Zahnrad 14, das mit dem Zahnriemen 13 kämmt. Die drehfest mit dem Schwenkgelenk 9 verbundene Schwenkachse 12 trüge in diesem Fall ein nicht dargestelltes, ebenfalls drehfestes Zahnrad desselben Durchmessers wie das Rie­ menrad 14, so daß beim Verschwenken des Schwenkarms 6 um (D1 der Zahnriemen 13 seine Umschlingungsposition relativ zum Riemenrad 14 um ω2 ändert, was sich bei gleichem Durchmesser des nicht dargestellten Zahnrades im Bereich des Schwenkgelenks durch identische Winkelverstellung ω3 des Schwenkgelenks 9 gegenüber dem Schwenkarm 6 äußert, d. h. das Schwenkgelenk 9 bleibt auf dem gesamten Schwenkweg des Schwenkarms 6 mit der an ihm aufgehängten Halterung 7 in vertikaler Position.

Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, das Rie­ menrad 14 drehbar auf der Schwenkachse 11 anzuordnen, so daß es relativ sowohl zur Hubsäule 5 als auch zum Schwenkarm 6 verstellt werden kann mit der Möglichkeit, es über einen nicht dargestellten Servomotor anzutrei­ ben, so daß der Schwenkbewegung ω1 des Schwenkarms 6 eine Rotationsbewegung ω2 des Zahnrades oder Riemenrades 14 überlagert werden kann, die zu einer Rotationsbewe­ gung ω3 führt, deren Größe vom Übersetzungsverhältnis des Riemenrades 14 zur entsprechenden Verzahnung auf der zweiten Schwenkachse 12 abhängig ist, und die dazu führt, daß das Schwenkgelenk 9 nicht, wie beim zuvor be­ schriebenen Beispiel, seine ausgerichtete, vorzugsweise Vertikalposition während des gesamten Übergabevorganges und während der Aufnahme bzw. Ablage des Werkstücks beibehält, sondern gezielt in beliebige Winkelstellung gebracht werden kann; dadurch kann der Werkstückhalte­ rung 7 (im vorliegenden Fall eine Saugerspinne) eine Kipp- und Schwenkbewegung erteilt werden, die eine beliebige gewünschte Orientierung des Werkstückes insbesondere im Bereich zwischen den jeweiligen Werkzeugen 1a, b oder 2a, b der Pressen 1 bzw. 2 gestat­ tet.

Mit der Erfindung werden somit für die Werkstückhalte­ rung insgesamt drei Schwenk- bzw. Rotationsbewegungen z₁, z₂ und z₃ erreicht, die einander und auch der Haupt­ schwenkbewegung z überlagert werden können, wie die Fig. 1, 3 und 4 deutlich zeigen. Die Schwenkbewegung z₁ wurde zuvor ausführlich anhand Fig. 1 erläutert. Fig. 3 zeigt die Möglichkeit horizontaler Schwenkbewegungen der Halterung 7 bzw. des Werkstücks 8, die in verschwenkter Position gestrichelt dargestellt ist. Fig. 4 zeigt schematisch durch die gestrichelte Schräglage von Halterung 7 bzw. Werkstück 8 deren Verschwenkbarkeit gegen die Horizontale quer zur Produktionsrichtung.

Die vorstehenden Ausführungen, insbesondere die Erläu­ terungen zum dargestellten Ausführungsbeispiel zeigen, daß mit der Erfindung eine Optimierung der Übergabevor­ gänge zwischen zwei Bearbeitungsstationen, insbesondere zwischen zwei Pressen nicht nur hinsichtlich der er for­ derlichen Zeit sondern auch der räumlichen Verhältnisse bei gleichzeitig äußerst flexibler Anpaßbarkeit an Aus­ richtungsprobleme unter Vermeidung von Handlingfehlern erreicht wird.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Entnahme und Zuführung von Formtei­ len, insbesondere Blechformteilen, aus bzw. in Be­ arbeitungsmaschinen, insbesondere Pressen, und/oder zur Übergabe dieser Teile von einer Bearbeitungsma­ schine in eine Folgebearbeitungsmaschine mit

• - einer Werkstückaufnahme (7),
• - einer im wesentlichen vertikalen Bewegungsachse (y),
• - einer im wesentlichen horizontalen Bewegungs­ achse (x) und
• - mindestens einer Achse (z) für Schwenkbewegun­ gen mit vertikaler Bewegungskomponente.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine horizontal ausgerichtete, im Einbauzustand end­ seitig an zwei benachbarten Pressen (1, 2) ortsfest befestigte Traverse (3), die einen auf ihr horizon­ tal verfahrbaren Wagen (4) mit einer vertikal ver­ fahrbaren Hubsäule (5) trägt, an deren freiem Ende über eine in ihrer Längsrichtung von der Vertikalen abweichend ausgerichtete Schwenkachse (11) ein Schwenkarm (6) befestigt ist, der an seinem freien Ende die Werkstückaufnahme (7) trägt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schwenkachse (11) horizontal verläuft.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge­ kennzeichnet durch ein sphärisches Schwenkgelenk.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkgelenk ein Kardangelenk ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkgelenk ein Kugelgelenk ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ge­ kennzeichnet durch einen teleskopierbaren Schwenkarm (6).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme (7) schwenkbar mit dem Schwenkarm (6) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ge­ kennzeichnet durch ein zweites, die Werkstückauf­ nahme (7) tragendes Schwenkgelenk (9) am freien Ende des Schwenkarms (6).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Schwenkverbindung zwischen dem Schwenkarm (6) und dem Gelenk (9).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Wirkverbindung zwischen dem Schwenkarm und dem Gelenk.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine direkte Kopplung der die Schwenkgelenke bil­ denden Achsen (11, 12) durch einen Ketten- oder Rie­ mentrieb.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Zahnriemen (13).

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch ein drehfest mit der Hubsäule (5) verbundenes Rad, insbesondere Riemenrad (14) auf der Schwenkachse (11) für den Riementrieb (13).

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, ge­ kennzeichnet durch einen auf die drehfest mit dem Schwenkgelenk (9) verbundene Schwenkachse (12) ein­ wirkenden Antrieb.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß der Antrieb über den Riementrieb, insbe­ sondere über den Zahnriemen (13) auf die Schwenk­ achse (12) einwirkt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch einen ein drehbar auf der Schwenkachse (11) der Hubsäule (5) und des Schwenkarms (6) gelagertes Rad, insbesondere Riemenrad (14) antreibenden Servomotor.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, ge­ kennzeichnet durch der Hauptschwenkbewegung (2) und einander überlagerte, um aufeinander senkrecht ste­ henden Achsen erfolgende Schwenkbewegungen (z₁, z₂, z₃) der Halterung (7).